DE102007049660B4 - X-ray tomography device - Google Patents

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Abstract

Röntgentomographievorrichtung (10), die aufweist: eine Scanneinrichtung (102, 103) zur Bestrahlung eines Objekts (HB) mit Röntgenstrahlen, während wenigstens entweder eine Gantry (100) und/oder ein Tisch (109) entlang einer Körperachsenrichtung des Objektes (HB) bewegt wird/werden, um dadurch Projektionsdaten des Objektes (HB) zu erzeugen, eine CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung (26) zur Spezifizierung einer Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung zwischen mehreren Tomographiebildern, die durch Rückprojektion der Projektionsdaten gewonnen werden, in Bezug auf jeden der in den Tomographiebildern enthaltenen Pixelbereiche; eine Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung (28) zur Auswahl einer Bildverarbeitungsbedingung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses zur Reduktion von Artefakten entsprechend der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung; und eine Artefaktreduktionseinrichtung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses unter Verwendung der durch die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung ausgewählten Bildverarbeitungsbedingung.An x-ray tomography apparatus (10) comprising: scanning means (102, 103) for irradiating an object (HB) with X-rays while at least one of a gantry (100) and a table (109) moves along a body-axis direction of the subject (HB) in order to thereby generate projection data of the object (HB), a CT value change specifying means (26) for specifying a magnitude of change in the CT value in the body axis direction between a plurality of tomographic images obtained by back projection of the projection data Relating to each of the pixel areas included in the tomographic images; an image processing condition selecting means (28) for selecting an image processing condition for performing an image processing process for reducing artifacts in accordance with the specified amount of CT value change; and artifact reduction means for performing an image processing process using the image processing condition selected by the image processing condition selection means.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgentomographievorrichtung, die tomographische Bilder anzeigt, die weniger anfällig für Artefakte, wie z. B. Konusstrahlartefakte, windradartige Artefakte etc., sind, die bei einem Röntgen-CT(Computertomographie)-Gerät o. ä. auftreten, sowie auf ein dazugehöriges Artefaktreduktionsverfahren.The present invention relates to an X-ray tomography device displaying tomographic images that are less susceptible to artifacts, such as artifacts. For example, cone beam artifacts, windmill artifacts, etc. that occur in an X-ray CT (computed tomography) apparatus or the like, as well as an associated artifact reduction method.

Bei einem Mehrschicht-Röntgencomputertomographie(Röntgen-CT)Gerät ist die Anzahl der Schichten nunmehr auf 64 oder 256 gestiegen. Bisher sind verschiedene Konusstrahl-Bildrekonstruktionsalgorithmen bekannt, bei denen ein durch das Röntgen-CT-Gerät ausgeführter Spiralscann verwendet wird. Allerdings besteht ein Problem, welches allen Konusstrahl-Bildrekonstruktions-Algorithmen gemein ist, darin, dass ein Abtastungsintervall in einer (auch als z-Richtung oder Schichtrichtung bezeichneten) Körperachsenrichtung eines Objekts nicht ausreichend ist. Diese Algorithmen widersprechen dem Nyquist-Theorem und verursachen aufgrund von hochfrequenten Komponenten wirbelartige windrad- bzw. windmühlenähnliche Artefakte innerhalb jedes rekonstruierten Bildes. Das bedeutet, dass Interpolationsberechnungen nicht auf ideale Weise durchgeführt werden können, wenn die Auflösung eines Detektors für eine Struktur nicht ausreichend ist und ein Spiralpitchfaktor (Vorschub pro Umdrehung) bei dem Spiralscann vergrößert wird, so dass im Bild windradartige Artefakte auftreten.In a multi-slice x-ray computed tomography (x-ray CT) apparatus, the number of slices has now risen to 64 or 256. Heretofore, various cone beam image reconstruction algorithms are known in which a spiral scan performed by the X-ray CT apparatus is used. However, a problem common to all cone beam image reconstruction algorithms is that a sampling interval in a body axis direction (also referred to as a z direction or slice direction) of an object is not sufficient. These algorithms contradict the Nyquist theorem and cause vortex-like windmill or windmill-like artifacts within each reconstructed image due to high-frequency components. This means that interpolation calculations can not be performed in an ideal way if the resolution of a detector is insufficient for a structure and a spiral pitch factor (feed per revolution) is increased in the spiral scan so that windwheel-like artifacts appear in the image.

Um solche windradartigen Artefakte zu reduzieren, wird eine Multipunkt-Interpolation in z-Richtung durchgeführt, um die Schwankungswerte eines Zielsignals zu reduzieren, wodurch die windradartigen Artefakte zu einem Schatten bzw. einer Grauwertzone geformt werden. In der EP 1 351 192 A1 wird z. B. nach der Durchführung eines Rekonstruktionsfunktions-Faltungsprozesses ein Interpolationsprozess in einer z-Richtung durchgeführt, um dadurch zu versuchen, die windradartigen Artefakte zu reduzieren.In order to reduce such pinwheel-like artifacts, multipoint z-directional interpolation is performed to reduce the fluctuation values of a target signal, thereby forming the pinwheel-like artifacts into a shadow or grayscale zone, respectively. In the EP 1 351 192 A1 is z. For example, after performing a reconstruction function convolution process, an interpolation process is performed in a z-direction to thereby try to reduce the pinwheel-like artifacts.

Bei dem Verfahren zur Durchführung der Multipunkt-Interpolation in der z-Richtung zur Reduktion von Artefakten wird jedoch eine Interpolation sogar in Bildbereichen durchgeführt, in denen keine Artefakte entstehen, was zu einer Reduktion der Auflösung in einer z-Richtung führt, wobei durch eine größere Erhöhung der Auflösung kein deutliches tomographisches Bild erzielt werden kann.However, in the method of performing the multipoint interpolation in the z-direction for reducing artifacts, interpolation is performed even in image areas in which artifacts do not arise, resulting in a reduction in resolution in a z-direction Increasing the resolution no clear tomographic image can be obtained.

US 2006/0029285 A1 , die als der nächste Stand der Technik angesehen wird, beschreibt ein System und Verfahren zur Verarbeitung eines medizinischen Bildes, um Artefakte zu reduzieren. Es werden mehrere erste Bilder gewonnen, die gemeinsam ein erstes Bildvolumen definieren, und die mehreren ersten Bilder werden tiefpassgefiltert, um mehrere zweite Bilder zu erhalten. Anschließend werden ein erstes Bild aus den mehreren ersten Bildern und ein zugehöriges zweites Bild aus den mehreren zweiten Bildern ausgewählt, und dem zweiten Bild wird ein bei der Tiefpassfilterung verlorenes Rauschen wieder hinzugefügt. Auf der Basis der Pixelwerte in den mehreren zweiten Bildern wird ein Gradientenbild ermittelt, das einen Gradientenwert an jeder Pixelstelle in dem zweiten Bild aufweist. Basierend auf dem Gradientenbild werden das erste Bild und das zugehörige zweite Bild mit wiederhergestelltem Rauschen miteinander kombiniert, um ein korrigiertes Bild zu erhalten, das keine Bildgebungsartefakte enthält. US 2006/0029285 A1 , which is considered as the closest prior art, describes a system and method for processing a medical image to reduce artifacts. Multiple first images are acquired, which together define a first image volume, and the first multiple images are low-pass filtered to obtain multiple second images. Subsequently, a first image of the plurality of first images and a corresponding second image of the plurality of second images are selected, and the second image is added with a noise lost in the low-pass filtering. Based on the pixel values in the plurality of second images, a gradient image is determined having a gradient value at each pixel location in the second image. Based on the gradient image, the first image and the associated second image are reconstructed with restored noise to obtain a corrected image that does not contain imaging artifacts.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Röntgentomographievorrichtung, die Artefakte sicher entfernt, ohne dabei die Auflösung in einer z-Richtung zu mindern, um dadurch die Artefakte zu reduzieren, zu schaffen.It is an object of the present invention to provide an X-ray tomography device which safely removes artifacts without lowering the resolution in a z-direction, thereby reducing the artifacts.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird durch die Röntgentomographievorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the X-ray tomography device having the features of patent claim 1. Particularly preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei der vorliegenden Erfindung werden Artefakte nur in Bezug auf diejenigen Bildbereiche aus einem dreidimensional rückprojizierten tomographischen Bild reduziert, in denen jeweils das Artefakt erzeugt worden ist. Das dreidimensional rückprojizierte tomographische Bild wird in Bezug auf einen artefaktfreien Bereich so, wie es ist, verwendet, und das tomographische Bild wird angezeigt. Daher kann in Bezug auf den Bildbereich, der frei von auftretenden Artefakten ist, ein deutliches tomographisches Bild erzielt werden, ohne die Auflösung in einer z-Richtung zu reduzieren.In the present invention, artifacts are reduced only with respect to those image areas from a three-dimensional backprojected tomographic image in each of which the artifact has been generated. The three-dimensionally backprojected tomographic image is used as it is with respect to an artifact-free area, and the tomographic image is displayed. Therefore, with respect to the image area free of artifacts, a clear tomographic image can be obtained without reducing the resolution in a z-direction.

Eine Röntgentomographievorrichtuhng gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst eine Scannvorrichtung, um ein Objekt einer Röntgenstrahlung auszusetzen, während wenigstens eine Gantry und/oder ein Tisch entlang einer Körperachsenrichtung des Objekts bewegt wird, um dadurch Projektionsdaten des Objekts zu erzeugen, eine CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung zur Spezifizierung einer Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung zwischen mehreren Tomographiebildern, die durch Rückprojektion der Projektionsdaten erhalten werden, in Bezug auf jeden der in den Tomographiebildern enthaltenen Pixelbereiche, eine Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung zur Auswahl einer Bildverarbeitungsbedingung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses zur Reduktion von Artefakten entsprechend der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung und eine Artefaktreduktionseinrichtung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses unter Verwendung der Bildverarbeitungsbedingung, die durch die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung ausgewählt wird. An X-ray tomography apparatus according to a first embodiment includes a scanning device for exposing an object to X-ray while moving at least one gantry and / or a table along a body-axis direction of the object to thereby generate projection data of the object, a CT value change specifying device for specifying a size of the change of the CT value in the body axis direction between a plurality of tomographic images obtained by backprojecting the projection data with respect to each of the pixel areas included in the tomographic images, an image processing condition selecting means for selecting an image processing condition to perform an image processing process for reducing artifacts according to the specified size of the CT value change and an artifact reduction means for performing an image processing process using the image processing processing condition selected by the image processing condition selection means.

In der Röntgen-Tomographievorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird die Größe der Änderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung in Bezug auf jeden der Pixelbereiche des rückprojizierten Tomographiebildes genau bestimmt. Basierend auf der bestimmten Größe der CT-Wertänderung wird eine Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt. Auf der Grundlage der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung werden ein Bildbereich mit darin entstehenden Artefakten sowie ein Bildbereich ohne Artefakte bestimmt. Wenn keine Artefakte auftreten, wird eine Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt, die ein Bild in diesem Bildbereich so wie es ist nutzt. Die Bildverarbeitung kann nur an dem Bildbereich mit den darin erzeugten Artefakten vorgenommen werden, so dass die Artefakte reduziert werden. Im Übrigen enthält die Größe der Veränderung des CT-Wertes den Mittelwert der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung oder die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der CT-Wertänderung in der Körperachsenrichtung.In the X-ray tomography apparatus according to the first embodiment, the amount of change of the CT value in the body axis direction with respect to each of the pixel areas of the back-projected tomographic image is accurately determined. Based on the determined size of the CT value change, an image processing condition is selected. Based on the specified size of the CT value change, an image area with resulting artifacts and an image area without artifacts are determined. If no artifacts occur, an image processing condition is selected that uses an image in that image area as is. The image processing can be performed only on the image area with the artifacts generated therein, so that the artifacts are reduced. Incidentally, the amount of change of the CT value includes the mean value of the change of the CT value in the body axis direction or the difference between the maximum and the minimum value of the CT value change in the body axis direction.

Die Röntgentomographievorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform enthält ferner eine Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Verhältnisses, in dem jeder Pixelbereich, in dem die Größe der CT-Wertänderung in einem vorbestimmten Bereich liegt, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches belegt ist, der in jedem der Tomographiebilder enthalten ist, sowie eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung, dass, wenn das Verhältnis größer ist als ein Schwellenwert, ein Bildverarbeitungsprozess zur Reduktion der Artefakte an dem Pixelbereich durchgeführt wird.The X-ray tomography apparatus according to a second embodiment further includes artifact ratio calculating means for calculating a ratio in which each pixel area in which the magnitude of the CT value change is in a predetermined range is occupied within a predetermined range included in each of the tomographic images and determining means for determining that, when the ratio is greater than a threshold value, an image processing process for reducing the artifacts at the pixel area is performed.

Obwohl bei der Röntgentomographievorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform eine hohe Wahrscheinlichkeit gegeben ist, dass, wenn die Größe der CT-Wertänderung in dem vorbestimmten Bereich liegt, Pixel mit Artefakten vorliegen werden, könnte die Größe der CT-Wertänderung aufgrund eines Einflusses, z. B. einer Bildgebungsbedingung, in den vorbestimmten Bereich fallen. Somit wird berechnet, in welchem Verhältnis ein Pixelbereich, in dem die Größe der Veränderung des CT-Wertes in einem vorbestimmten Bereich liegt, einen vorbestimmten Bereich belegt, der in jedem der Tomographiebilder enthalten ist. Wenn das Verhältnis niedrig ist, wird ein Pixel mit hoher Auflösung, betrachtet in einer Körperachsenrichtung, so wie es ist beibehalten, ohne dass ein Artefaktreduktionsprozess durchgeführt wird. Wenn das Verhältnis hoch ist, liegt eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür vor, dass Artefakte erzeugt werden. Deshalb ist es möglich, die Bildverarbeitung nur auf einen Bildbereich seines Tomographiebildes, in dem Artefakte erzeugt werden, anzuwenden, um die Artefakte zu reduzieren.Although in the X-ray tomography apparatus according to the second embodiment, there is a high probability that when the size of the CT value change is within the predetermined range, there will be pixels with artifacts, the magnitude of the CT value change may be increased due to an influence, e.g. An imaging condition, fall within the predetermined range. Thus, it is calculated in which ratio a pixel area in which the amount of change of the CT value is in a predetermined range occupies a predetermined area included in each of the tomographic images. When the ratio is low, a high-resolution pixel viewed in a body-axis direction as it is is maintained without performing an artifact reduction process. If the ratio is high, there is a high probability that artifacts will be generated. Therefore, it is possible to apply the image processing only to an image area of its tomographic image in which artifacts are generated to reduce the artifacts.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform enthält der Bildverarbeitungsprozess der Artefaktreduktionseinrichtung einen Prozess zur Multiplikation der Bildbereiche der mehreren Tomographiebilder mit Gewichtungsfaktoren, die jeweils als die Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt werden, und zur Addition der Multiplikationsergebnisse.In the X-ray tomography apparatus according to a third embodiment, the image processing process of the artifact reduction means includes a process of multiplying the image areas of the plurality of tomography images by weighting factors respectively selected as the image processing condition and adding the multiplication results.

In der Ausgestaltung gemäß der dritten Ausführungsform wird bestimmt, dass, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in einem vorbestimmten Bereich liegt, ein Bildbereich mit darin erzeugten Artefakten vorliegt. In Bezug auf jeden Bildbereich, in dem Artefakte erzeugt werden, werden mehrere Pixelbereiche in einer Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren multipliziert, wobei die Ergebnisse der Multiplikationen gemeinsam aufaddiert werden, um dadurch die Artefakte in dem Pixelbereich jedes Tomographiebildes zu reduzieren.In the embodiment according to the third embodiment, it is determined that when the amount of change of the CT value is in a predetermined range, there is an image area having artifacts generated therein. With respect to each image area in which artifacts are generated, multiple pixel areas in a body axis direction are multiplied by weighting factors, and the results of the multiplications are added together to thereby reduce the artifacts in the pixel area of each tomographic image.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform setzt die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung den Gewichtungsfaktor derart fest, dass er größer ist als null, wenn die Größe der CT-Wertänderung in dem vorbestimmten Bereich liegt.In the X-ray tomography apparatus according to a fourth embodiment, the image processing condition selection means sets the weighting factor to be greater than zero when the size of the CT value change is within the predetermined range.

In der Ausgestaltung gemäß der vierten Ausführungsform werden, was den Pixelbereich mit darin erzeugten Artefakten anbetrifft, mehrere Pixelbereiche in einer Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren multipliziert, die größer als null festgelegt sind, so dass dadurch Artefakte in dem Pixelbereich jedes Tomographiebildes reduziert werden.In the embodiment according to the fourth embodiment, as for the pixel area having artefacts generated therein, a plurality of pixel areas in a body axis direction with weighting factors multiplied greater than zero, thereby reducing artifacts in the pixel area of each tomographic image.

Gemäß einer fünften Ausführungsform verändert die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung den Gewichtungsfaktor entsprechend der Anzahl der Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung.According to a fifth embodiment, the image processing condition selection means changes the weighting factor according to the number of pixel areas in the body axis direction.

In der Ausgestaltung gemäß der fünften Ausführungsform kann der Gewichtungsfaktor auf der Basis der Anzahl der Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung verändert werden, die beispielsweise in dem Fall eines einzigen Schichtbildes in der Umgebung eines Zielbereiches 3 und in dem Fall von n Schichtbildern in dessen Umgebung 2n + 1 entspricht.In the embodiment according to the fifth embodiment, the weighting factor may be changed on the basis of the number of pixel areas in the body axis direction, for example, in the case of a single layer image in the vicinity of a target area 3 and in the case of n layer images in the vicinity thereof 2n + 1 equivalent.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform verändert die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung den Gewichtungsfaktor entsprechend der Größe der CT-Wertänderung nach der dritten oder vierten Ausführungsform.In the X-ray tomography apparatus according to a sixth embodiment, the image processing condition selection means changes the weighting factor according to the size of the CT value change according to the third or fourth embodiment.

In der Ausgestaltung gemäß der sechsten Ausführungsform kann der Gewichtungsfaktor entsprechend der Größe der Veränderung des CT-Wertes, z. B. entsprechend der Veränderungsgröße von beispielsweise 20 HU (Hounsfield-Einheiten), 100 HU oder dergleichen, verändert werden. Dies bedeutet, dass geeignete Artefaktreduktionen jeweils in einem Bildbereich, in dem Artefakte in starkem Maße erzeugt werden, sowie in einem Bildbereich, in dem Artefakte kaum auftreten, erzielt werden können.In the embodiment according to the sixth embodiment, the weighting factor may be determined according to the magnitude of the change of the CT value, e.g. For example, according to the amount of change of, for example, 20 HU (Hounsfield units), 100 HU, or the like. This means that suitable artifact reductions can be achieved in each case in an image area in which artifacts are generated to a great extent, as well as in an image area in which artifacts hardly occur.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform bestimmt die CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung einen Indexwert entsprechend der Größe der Veränderung des CT-Wertes.In the X-ray tomography apparatus according to a seventh embodiment, the CT value change specifying means determines an index value corresponding to the amount of change of the CT value.

In der Ausgestaltung gemäß der siebten Ausführungsform wird ein Indexwert anhand der Größe der CT-Wertänderung bestimmt. Somit ermöglicht der Indexwert eine Unterscheidung zwischen einem Bildbereich mit darin erzeugten Artefakten und einem Bildbereich ohne Artefakte. Unter Verwendung des Indexwertes ist es leichter, die Bildverarbeitung festzulegen.In the embodiment according to the seventh embodiment, an index value is determined based on the size of the CT value change. Thus, the index value allows discrimination between an image area having artifacts generated therein and an image area without artifacts. Using the index value makes it easier to set the image processing.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform werden die mehreren Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren, die mit den Pixelbereichen entsprechend dem Indexwert in Beziehung stehen, multipliziert und die Multiplikationsergebnisse aufaddiert.In the X-ray tomography apparatus according to an eighth embodiment, the plural pixel areas in the body axis direction are multiplied by weighting factors related to the pixel areas corresponding to the index value, and the multiplication results are added up.

In der Ausgestaltung gemäß der achten Ausführungsform werden die Gewichtungsfaktoren in Bezug auf die mehreren Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung entsprechend dem Indexwert verändert, und sie werden mit diesen multipliziert, wodurch ermöglicht wird, Artefakte in dem Pixelbereich jedes Tomographiebildes zu reduzieren. Dies bedeutet, dass jeweils auf einen Bildbereich, in dem Artefakte in starkem Maße erzeugt werden, bzw. einen Bildbereich, in dem Artefakte kaum erzeugt werden, geeignete Artefaktreduktionen angewandt werden können.In the embodiment according to the eighth embodiment, the weighting factors are changed with respect to the plural pixel areas in the body axis direction according to the index value, and they are multiplied therewith, thereby making it possible to reduce artifacts in the pixel area of each tomographic image. This means that suitable artifact reductions can be applied in each case to an image area in which artifacts are generated to a great extent, or an image area in which artifacts are scarcely generated.

Gemäß einer neunten Ausführungsform reduziert die Artefaktreduktionseinrichtung Artefakte in Bezug auf jeden Pixelbereich, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in der zweiten oder vierten Ausführungsform in dem Bereich von 3 HU bis 300 HU liegt.According to a ninth embodiment, when the magnitude of the change of the CT value in the second or fourth embodiment is in the range of 3 HU to 300 HU, the artifact reduction means reduces artifacts with respect to each pixel area.

Es wird beurteilt, dass, wenn die Größe der CT-Wertänderung in dem Bereich zwischen 3 HU und 300 HU liegt, die Artefakte erzeugt werden. Unter der Annahme, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes beispielsweise 300 HU oder mehr beträgt, bedeutet dies eine Region mit einem Wechsel von einem Weichgewebe zu einem Knochen oder dergleichen oder eine Region mit umgekehrtem Wechsel. Wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes 3 HU oder weniger beträgt, bedeutet dies, dass das Weichgewebe oder der Knochen in mehreren Schichtrichtungen kontinuierlich verläuft. Andererseits bedeutet die Veränderung des CT-Wertes im Bereich von 3 HU bis 300 HU, dass ein windrad- bzw. windmühlenartiges Artefakt oder ein Konusstrahlartefakt erzeugt wird.It is judged that when the magnitude of the CT value change is in the range between 3 HU and 300 HU, the artifacts are generated. For example, assuming that the magnitude of the change in the CT value is 300 HU or more, it means a region with a change from a soft tissue to a bone or the like, or an inverse change region. If the amount of change in the CT value is 3 HU or less, it means that the soft tissue or the bone is continuous in multiple slice directions. On the other hand, changing the CT value in the range of 3 HU to 300 HU means that a windmill-like artifact or a cone beam artifact is generated.

In der Röntgentomographievorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform weist jeder Pixelbereich ein einzelnes Pixel oder mehrere Pixel auf.In the X-ray tomography apparatus according to a tenth embodiment, each pixel area has a single pixel or a plurality of pixels.

In der zehnten Ausführungsform kann ein Pixelbereich eines Zieltomographiebildes in Form eines einzelnen Pixels oder mehrerer Pixel verarbeitet werden.In the tenth embodiment, a pixel area of a target tomographic image may be processed in the form of a single pixel or a plurality of pixels.

Ein Verfahren zur Reduktion von Artefakten von durch Röntgenstrahlen erzeugten Tomographiebildern gemäß einer elften Ausführungsform weist die Schritte auf, wonach eine Größe der Veränderung des CT-Wertes in einer Körperachsenrichtung zwischen mehreren Tomographiebildern, die durch Rückprojektion von Projektionsdaten eines Objektes erhalten werden, die durch Bestrahlung des Objektes mit Röntgenstrahlen gewonnen werden, während wenigstens entweder eine Gantry und/oder ein Tisch entlang der Körperachsenrichtung des Objektes bewegt wird, in Bezug auf jeden der in den Tomographiebildern enthaltenen Pixelbereiche spezifiziert bzw. bestimmt wird, eine Bildverarbeitungsbedingung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses zur Reduktion der Artefakte entsprechend der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung ausgewählt wird und ein Bildverarbeitungsprozess unter Verwendung der ausgewählten Bildverarbeitungsbedingung durchgeführt wird. A method for reducing artefacts of X-ray-generated tomographic images according to an eleventh embodiment comprises the steps of obtaining a magnitude of change in CT value in a body axis direction between a plurality of tomographic images obtained by backprojection of projection data of an object obtained by irradiation of the An object is acquired with X-rays while at least either a gantry and / or a table is moved along the body-axis direction of the object is specified with respect to each of the pixel areas contained in the tomographic images, an image processing condition for performing an image processing process for reducing the artifacts is selected according to the specified size of the CT value change and an image processing process is performed using the selected image processing condition.

Bei dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der elften Ausführungsform wird die Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung in Bezug auf jeden der Pixelbereiche der rückprojizierten Tomographiebilder genau bestimmt. Die Bildverarbeitungsbedingung wird auf der Basis der Größe der CT-Wertänderung ausgewählt. Dies bedeutet, dass auf der Basis der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung eine Entscheidung in Bezug darauf, ob in einem Bildbereich Artefakte erzeugt worden sind oder ob ein Bildbereich frei von Artefakten ist, getroffen wird. Wenn festgestellt wird, dass die Artefakte erzeugt worden sind, wird eine Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt, die das Bild, so wie es ist, nutzt. Es ist möglich, die Bildverarbeitung nur auf den Bildbereich anzuwenden, in dem die Artefakte erzeugt werden, so dass die Artefakte reduziert werden.In the artifact reduction method according to the eleventh embodiment, the amount of change of the CT value in the body axis direction with respect to each of the pixel areas of the back-projected tomographic images is accurately determined. The image processing condition is selected based on the size of the CT value change. That is, based on the specified amount of CT value change, a decision is made as to whether artefacts have been generated in an image area or whether an image area is free of artifacts. When it is determined that the artifacts have been generated, an image processing condition is selected that uses the image as it is. It is possible to apply the image processing only to the image area where the artifacts are generated, so that the artifacts are reduced.

Das Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer zwölften Ausführungsform weist ferner die Schritte auf, wonach berechnet wird, in welchem Verhältnis jeder Pixelbereich, in dem die Größe der Veränderung des CT-Wertes in einem vorbestimmten Bereich liegt, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches belegt ist, der in jedem der Tomographiebilder enthalten ist, und bestimmt wird, dass, wenn das Verhältnis größer ist als ein Schwellenwert, der Bildverarbeitungsprozess zur Reduktion der Artefakte an jedem der Pixelbereiche vorgenommen wird.The artifact reduction method according to a twelfth embodiment further comprises the steps of calculating how each pixel area in which the amount of change of the CT value is in a predetermined range is occupied within a predetermined range in each of the tomographic images and it is determined that if the ratio is larger than a threshold, the image processing process for reducing the artifacts is performed on each of the pixel areas.

Obwohl eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass in dem Fall, dass die Größe der CT-Wertänderung in einem vorbestimmten Bereich liegt, dort Pixel mit Artefakten vorliegen, könnte die Größe der Veränderung des CT-Wertes in Abhängigkeit von einem Einfluss, wie beispielsweise einer Bildgebungsbedingung, in den vorbestimmten Bereich fallen. Somit berechnet das Artefaktreduktionsverfahren gemäß der zwölften Ausführungsform den Anteil, den der Pixelbereich, in dem die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem vorbestimmten Bereich liegt, innerhalb des vorbestimmten Bereiches belegt, der in jedem der Tomographiebilder enthalten ist. Wenn der Anteil bzw. das Verhältnis niedrig ist, wird ein Pixel mit hoher Auflösung, betrachtet in der Körperachsenrichtung, so wie es ist beibehalten, ohne dass ein Artefaktreduktionsprozess durchgeführt wird. Wenn der Anteil hoch ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass Artefakte erzeugt werden. Deshalb ist es möglich, eine Bildverarbeitung nur in einem Bildbereich eines Tomographiebildes durchzuführen, in dem die Artefakte auftreten, um die Artefakte zu reduzieren.Although there is a high probability that, in the case where the size of the CT value change is in a predetermined range, there are pixels with artifacts, the amount of change of the CT value may be varied depending on an influence such as an imaging condition. fall within the predetermined range. Thus, the artifact reduction method according to the twelfth embodiment calculates the proportion that the pixel area in which the amount of change of the CT value lies in the predetermined range occupies within the predetermined range included in each of the tomographic images. If the ratio is low, a high-resolution pixel as viewed in the body-axis direction is maintained as it is without performing an artifact reduction process. If the proportion is high, there is a high probability that artifacts will be generated. Therefore, it is possible to perform image processing only in an image area of a tomographic image in which the artifacts occur to reduce the artifacts.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer dreizehnten Ausführungsform enthält der Bildverarbeitungsprozess zur Reduktion der Artefakte einen Prozess zur Multiplikation der Bildbereiche der Tomographiebilder mit Gewichtungsfaktoren, die jeweils als die Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt werden, und zur Addition der Ergebnisse der Multiplikationen.In the artifact reduction method according to a thirteenth embodiment, the image processing process for reducing the artifacts includes a process for multiplying the image areas of the tomographic images by weighting factors respectively selected as the image processing condition and adding the results of the multiplications.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der dreizehnten Ausführungsform wird bestimmt, dass, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in einem vorbestimmten Bereich liegt, ein Bildbereich vorliegt, in dem Artefakte erzeugt werden. In Bezug auf jeden Bildbereich, in dem Artefakte erzeugt werden, werden mehrere Pixelbereiche in einer Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren multipliziert, und die Multiplikationsergebnisse werden gemeinsam aufaddiert, wodurch die Artefakte in dem Pixelbereich jedes Tomographiebildes reduziert werden.In the artifact reduction method according to the thirteenth embodiment, it is determined that when the amount of change of the CT value is within a predetermined range, there is an image area in which artifacts are generated. With respect to each image area in which artifacts are generated, plural pixel areas in a body axis direction are multiplied by weighting factors, and the multiplication results are added together, thereby reducing the artifacts in the pixel area of each tomographic image.

In dem Artefaktreduktionsverfahren für Tomographiebilder, die durch Röntgenstrahlen erzeugt werden, gemäß einer vierzehnten Ausführungsform, legt der Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahlschritt den Gewichtungsfaktor derart fest, dass er größer ist als 0, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem vorbestimmten Bereich liegt.In the artifact reduction method for tomographic images formed by X-rays according to a fourteenth embodiment, the image processing condition selecting step sets the weighting factor to be larger than 0 when the amount of change of the CT value is within the predetermined range.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der vierzehnten Ausführungsform werden, was den Bildbereich anbetrifft, in dem Artefakte erzeugt werden, mehrere Pixelbereiche in einer Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren multipliziert, die größer als 0 festgelegt sind, so dass dadurch die Artefakte in dem Pixelbereich jedes Tomographiebildes reduziert werden.In the artifact reduction method according to the fourteenth embodiment, as for the image area in which artifacts are generated, a plurality of pixel areas in a body axis direction are involved Multiplied by weighting factors set greater than 0, thereby reducing the artifacts in the pixel area of each tomographic image.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform wird der Gewichtungsfaktor entsprechend der Anzahl der Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung verändert.In the artifact reduction method according to a fifteenth embodiment, the weighting factor is changed according to the number of pixel areas in the body axis direction.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der fünfzehnten Ausführungsform kann der Gewichtungsfaktor auf der Grundlage der Anzahl der Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung verändert werden, die beispielsweise in dem Fall einer einzelnen Schicht in der Umgebung eines Zielbereichs 3 und in dem Fall von n Schichten in dessen Umgebung 2n + 1 entspricht.In the artifact reduction method according to the fifteenth embodiment, the weighting factor may be changed based on the number of pixel areas in the body axis direction, for example, in the case of a single layer in the vicinity of a target area 3 and in the case of n layers in the vicinity thereof 2n + 1 equivalent.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer sechzehnten Ausführungsform wird der Gewichtungsfaktor entsprechend der Größe der Veränderung des CT-Wertes verändert.In the artifact reduction method according to a sixteenth embodiment, the weighting factor is changed according to the amount of change of the CT value.

In der Ausgestaltung gemäß der sechzehnten Ausführungsform kann der Gewichtungsfaktor entsprechend der Größe der CT-Wertänderung, z. B. der Veränderungsgröße von beispielsweise 40 HU, 60 HU oder dergleichen, verändert werden. Dies bedeutet, dass geeignete Artefaktreduktionen jeweils in einem Bildbereich, in dem Artefakte in starkem Maße erzeugt werden, bzw. einem Bildbereich, in dem Artefakte kaum erzeugt werden, erzielt werden können.In the embodiment according to the sixteenth embodiment, the weighting factor may be set according to the size of the CT value change, e.g. As the change size of, for example, 40 HU, 60 HU or the like, to be changed. This means that suitable artifact reductions can be achieved in each case in an image area in which artifacts are generated to a great extent, or in an image area in which artifacts are scarcely generated.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer siebzehnten Ausführungsform wird ein Indexwert entsprechend der spezifizierten Größe der Veränderung des CT-Wertes bestimmt.In the artifact reduction method according to a seventeenth embodiment, an index value corresponding to the specified amount of change of the CT value is determined.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der siebzehnten Ausführungsform wird ein Indexwert aus der Größe der Veränderung des CT-Wertes bestimmt. Somit ist der Indexwert in der Lage, zwischen einem Bildbereich, in dem Artefakte erzeugt werden, und einem Bildbereich ohne Artefakte zu unterscheiden. Unter Verwendung des Indexwertes ist es einfach, eine Bildverarbeitung festzulegen.In the artifact reduction method according to the seventeenth embodiment, an index value is determined from the amount of change in the CT value. Thus, the index value is able to distinguish between an image area where artifacts are generated and an image area without artifacts. Using the index value, it is easy to specify image processing.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer achtzehnten Ausführungsform wird der Gewichtungsfaktor entsprechend jeder Region des Objektes verändert.In the artifact reduction method according to an eighteenth embodiment, the weighting factor is changed corresponding to each region of the object.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß der achtzehnten Ausführungsform kann der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit von dem Kopf, dem Nacken, der Brust und dergleichen verändert werden, selbst wenn die gleiche Größe der CT-Wertänderung erfasst wird. Dies rührt daher, weil die Art des Weichgewebes, die Dicke des Knochens, die Komplexität der Gestalt und dergleichen je nach Regionen eines Objektes variieren.In the artifact reduction method according to the eighteenth embodiment, the weighting factor may be changed depending on the head, the neck, the breast, and the like, even if the same amount of CT value change is detected. This is because the nature of the soft tissue, the thickness of the bone, the complexity of the shape and the like vary depending on the regions of an object.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer neunzehnten Ausführungsform wird ein Artefakt in Bezug auf jeden der Pixelbereiche reduziert, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem Bereich von 3 HU bis 300 HU liegt.In the artifact reduction method according to a nineteenth embodiment, when the magnitude of the change of the CT value is in the range of 3 HU to 300 HU, an artifact is reduced with respect to each of the pixel areas.

In der Ausgestaltung gemäß der neunzehnten Ausführungsform wird beurteilt, dass, wenn die Größe der CT-Wertänderung in dem Bereich zwischen 3 HU und 300 HU liegt, Artefakte erzeugt worden sind. Wenn die Größe der CT-Wertänderung 300 HU oder mehr beträgt, weist dies beispielsweise auf einen Abschnitt oder eine Region mit einem Wechsel von einem Weichgewebe zu dem Knochen oder dergleichen oder auf eine Region mit einem umgekehrten Wechsel hin. Wenn die Größe der CT-Wertänderung je nach Bildgebungsumständen 3 HU oder weniger bzw. 10 HU oder weniger beträgt, bedeutet dies, dass das Weichgewebe oder der Knochen in mehreren Schichtrichtungen stetig verläuft. In einem Pixelbereich mit einem Übergang von dem Weichgewebe zu dem Knochen oder umgekehrt von dem Knochen zu dem Weichgewebe oder einem Pixelbereich mit einem Übergang von der Lunge zu einem Weichgewebe oder umgekehrt liegt die Größe der Veränderung in dem Bereich von über 200 HU bis über 300 HU vor. Deshalb kann andererseits aus der Veränderung des CT-Wertes von 3 HU bis 300 HU geschätzt werden, dass ein windradartiges oder windmühlenartiges Artefakt oder ein Konusstrahlartefakt erzeugt worden ist.In the embodiment according to the nineteenth embodiment, it is judged that when the magnitude of the CT value change is in the range between 3 HU and 300 HU, artifacts have been generated. For example, if the size of the CT value change is 300 HU or more, this indicates a portion or region with a change from a soft tissue to the bone or the like, or a region with a reverse change. If the size of the CT change in value is 3 HU or less or 10 HU or less depending on imaging conditions, it means that the soft tissue or bone is continuous in multiple slice directions. In a pixel region with a transition from the soft tissue to the bone or vice versa from the bone to the soft tissue or a pixel region with a transition from the lung to a soft tissue, or vice versa, the magnitude of the change is in the range of over 200 HU to over 300 HU in front. Therefore, on the other hand, it can be estimated from the change in the CT value from 3 HU to 300 HU that a windmill-like or windmill-like artifact or a cone-beam artifact has been generated.

In dem Artefaktreduktionsverfahren gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform wird in dem Fall, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem Bereich von 0 HU bis 300 HU liegt, ein Artefakt in Bezug auf jeden der Pixelbereiche reduziert und Rauschen in Bezug auf den Pixelbereich reduziert.In the artifact reduction method according to a twentieth embodiment, in the case where the amount of change of the CT value is in the range of 0 HU to 300 HU, an artifact with respect to each of the pixel areas is reduced and noise with respect to the pixel area is reduced.

In der Ausgestaltung gemäß der zwanzigsten Ausführungsform wird eine Rauschreduktion durchgeführt, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes 3 HU oder weniger beträgt. Dies bedeutet, dass in dem Fall, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes 3 HU oder weniger beträgt, ein Weichgewebe oder ein Knochen in mehreren Schichtrichtungen kontinuierlich verläuft. Wenn jedoch die Größe der Veränderung des CT-Wertes 3 HU oder weniger beträgt, wird eine Gewichtung an mehreren Schichtbildern vorgenommen, so dass auch eine Rauschreduktion jedes Tomographiebildes durchgeführt wird.In the embodiment according to the twentieth embodiment, noise reduction is performed when the amount of change of the CT value is 3 HU or less. This means that in the case that the size of the change of the CT value is 3 HU or less, a soft tissue or a Bone continuously runs in several layers. However, if the amount of change of the CT value is 3 HU or less, weighting is performed on a plurality of slice images, so that noise reduction of each tomographic image is also performed.

Mit einer Röntgentomographievorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Artefaktreduktionsverfahren werden Artefakte nur in Bezug auf Bildbereiche von einem dreidimensional rückprojizierten Tomographiebild reduziert, die jeweils das darin erzeugte Artefakt aufweisen. Es kann ein Tomographiebild angezeigt werden, in dem in Bezug auf einen Bereich, der frei von den auftretenden Artefakten ist, das dreidimensional rückprojizierte Tomographiebild, so wie es ist, verwendet wird.With an X-ray tomography apparatus according to the present invention and an artifact reduction method, artifacts are reduced only with respect to image areas of a three-dimensional backprojected tomographic image each having the artifact generated therein. A tomographic image may be displayed in which the three-dimensionally back-projected tomographic image is used as it is with respect to an area free of the artefacts that occur.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Röntgen-CT-Geräts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 1 FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an X-ray CT apparatus. FIG 10 illustrated in accordance with the present embodiment.

2 zeigt ein Schaubild, das geometrische Anordnungen zeigt, die eine Röntgenröhre 10 und einen Mehrreihen-Röntgendetektor 103 veranschaulichen. 2 Fig. 12 is a diagram showing geometrical arrangements showing an X-ray tube 10 and a multi-row X-ray detector 103 illustrate.

3 zeigt ein Flussdiagramm, das in schematischer Form den Vorgang zur Aufnahme eines tomographischen Bildes bei einem Röntgen-CT-Gerät 10 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 3 Fig. 12 is a flowchart schematically showing the process of taking a tomographic image in an X-ray CT apparatus 10 of the present invention.

4 zeigt ein Flussdiagramm zur Reduktion von Artefakten nach der Bestimmung von Rückprojektionsdaten D3. 4 shows a flow chart for the reduction of artifacts after the determination of backprojection data D3.

5 zeigt eine konzeptionelle Darstellung, die Pixel von tomographischen Bildern, welche auf Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) beruhen, sowie deren Pixelbereiche veranschaulicht. 5 Fig. 11 is a conceptual diagram illustrating pixels of tomographic images based on back projection data D3 (x, y, z) and their pixel areas.

6 zeigt ein Beispiel, in dem ein tomographisches Bild D3(x, y, z) vor der Durchführung eines Artefaktreduktionsprozesses und ein tomographisches Bild D31(x, y, z), welches dem Artefaktreduktionsprozess unterzogen wurde, auf dem Display 60 angezeigt werden. 6 FIG. 15 shows an example in which a tomographic image D3 (x, y, z) before performing an artifact reduction process and a tomographic image D31 (x, y, z) subjected to the artifact reduction process are displayed 60 are displayed.

7 zeigt ein Schaubild, in dem Indexfunktionen gezeigt werden. 7 shows a diagram in which index functions are shown.

8 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung weiterer Indexfunktionen. 8th shows a diagram illustrating further index functions.

9 zeigt eine schematische Darstellung unter Veranschaulichung von Tomographiebildern des Kopfes eines Objektes, bevor diese einem Artefaktreduktionsprozess unterworfen worden sind, sowie Rekonstruktionsbereiche P. 9 shows a schematic illustration showing tomographic images of the head of an object before they have been subjected to an artifact reduction process, and reconstruction areas P.

10 zeigt eine schematisierte Darstellung unter Veranschaulichung eines Flussdiagramms zur Durchführung eines Artefaktreduktionsprozesses nach Untersuchungen der Artefaktverhältnisse. 10 11 is a schematic diagram illustrating a flowchart for performing an artifact reduction process after artifact conditions.

11 zeigt eine Querschnittsansicht in einer Körperachsenrichtung von der Brust eines Objektes HB bis zu seinem Kopf sowie Artefaktverhältnisse. 11 shows a cross-sectional view in a body axis direction of the chest of an object HB up to his head and artifact ratios.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

<Konfiguration des Röntgentomographiegeräts><Configuration of the X-ray tomography device>

1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Röntgen-Computertomographie-Geräts (einer Röntgen-CT-Vorrichtung) 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Das Röntgentomographiegerät 10 ist mit einer Gantry 100 und einem Tisch 109 ausgestattet, der dazu dient, ein Objekt bzw. eine Testperson HB in einen Bildgebungsbereich der Gantry 100 einzubringen. Der Tisch 109 wird in eine z-Richtung bewegt, die der Richtung einer Körperachse des Objekts HB entspricht. Die Gantry 100 weist einen rotierenden Ring 102 auf und umfasst eine Röntgenröhre 101 zur Bestrahlung mit einem Röntgenstrahl XR, der zu dem umlaufenden Ring 102 hin die Form eines Konusstrahls hat, sowie einen Mehrreihen-Röntgendetektor 103, der gegenüber der Röntgenröhre 101 angeordnet ist. Der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 erfasst Röntgenstrahlen, die durch das Objekt HB hindurch übertragen bzw. durchgelassen werden. 1 FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of an X-ray computed tomography apparatus (an X-ray CT apparatus). FIG. 10 illustrated in accordance with the present embodiment. The X-ray tomography device 10 is with a gantry 100 and a table 109 equipped to serve an object or a subject HB in an imaging area of the gantry 100 contribute. The table 109 is moved in a z-direction which corresponds to the direction of a body axis of the object HB. The gantry 100 has a rotating ring 102 on and includes an x-ray tube 101 for irradiation with an X-ray beam XR leading to the orbiting ring 102 has the shape of a cone beam, and a multi-row X-ray detector 103 , opposite the X-ray tube 101 is arranged. The multi-row X-ray detector 103 detects X-rays transmitted through the object HB.

Der mehrreihige Röntgendetektor 103 weist Szintillatoren und Photodioden auf. Eine Datenakquisitionsschaltung 104, die im Allgemeinen als DAS (Datenakquisitionssystem) bezeichnet wird, ist mit dem Mehrreihen-Röntgendetektor 103 verbunden. Für jeden Kanal in der Datenakquisitionsschaltung 104 sind ein I–V-Wandler zur Umwandlung eines Stromsignals für jeden Kanal des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 in eine Spannung, ein Integrator zur periodischen Integration des Spannungssignals synchron zu einem Röntgenbestrahlungszyklus oder -zeitraum, ein Vorverstärker zur Verstärkung eines Signals, das von dem Integrator ausgegeben wird, und ein Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines Signals, das von dem Vorverstärker ausgegeben wird, in ein digitales Signal vorgesehen. Digitale Signale, die von der Datenakquisitionsschaltung 104 gesendet werden, werden durch eine Datenübertragungsvorrichtung 105 an einen Bildprozessor 20 übertragen. The multi-row X-ray detector 103 has scintillators and photodiodes. A data acquisition circuit 104 , which is generally referred to as DAS (data acquisition system), is with the multi-row X-ray detector 103 connected. For each channel in the data acquisition circuit 104 are an I-V converter for converting a current signal for each channel of the multi-row X-ray detector 103 to a voltage, an integrator for periodically integrating the voltage signal in synchronism with an X-ray irradiation cycle or period, a preamplifier for amplifying a signal output from the integrator, and an analog-to-digital converter for converting a signal output from the preamplifier is provided in a digital signal. Digital signals coming from the data acquisition circuit 104 are transmitted by a data transmission device 105 to an image processor 20 transfer.

Auf der Seite der Bedienkonsole ist ein Hochspannungsgenerator 51 vorhanden, der die Spannung für die Röntgenstrahlen liefert. Der Hochspannungsgenerator 51 generiert periodisch eine hohe Spannung und liefert die Hochspannung über einen Schleifring 113 zu der Röntgenröhre 101.On the side of the control panel is a high voltage generator 51 present, which provides the voltage for the X-rays. The high voltage generator 51 periodically generates a high voltage and supplies the high voltage via a slip ring 113 to the x-ray tube 101 ,

Eine Scannsteuerungseinrichtung 53 auf der Seite der Bedienkonsole führt mehrere Scannschemata, wie z. B. einen Axialscann, einen Spiralscann oder einen Spiralscann mit variablem Pitchfaktor, aus. Der Axialscann ist ein Scannverfahren, bei dem die Röntgenröhre 101 und der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 bei jedem Mal, wenn der Tisch 109 um eine zuvor festgelegte Vorschubstrecke (Pitch) in die Z-Achsen-Richtung bewegt wird, gedreht werden, um dadurch Projektionsdaten zu erfassen oder zu akquirieren. Bei dem Spiralscann handelt es sich um ein Scannverfahren mit Bewegung des Tisches 109 mit einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit in einem Zustand, in dem die Röntgenröhre 101 und der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 gedreht werden, um so Rohdaten zu erfassen. Der Spiralscann mit variablem Pitchfaktor ist ein Scannverfahren mit Variation der Geschwindigkeit des Tisches 109, während die Röntgenröhre 101 und der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 durch einen Rotationsmechanismus 111 auf eine Weise gedreht werden, die dem Spiralscann ähnelt, um dadurch Rohdaten zu erfassen. Die Scannsteuerung 53 steuert den Rotationsmechanismus 111 synchron zu dem Hochspannungsgenerator 51 an und übt eine Leitung über die Scannvorgänge, wie z. B. die periodische Erfassung von Rohdaten durch die Datenakquisitionsschaltung 104 etc, aus.A scanning control device 53 on the side of the control panel performs several scan schemes, such as. As an axial scan, a spiral scan or a spiral scan with variable pitch factor, from. The axial scan is a scanning method in which the X-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 every time the table 109 is rotated by a predetermined pitch in the Z-axis direction, to thereby capture or acquire projection data. The spiral scan is a scanning method with movement of the table 109 at a predetermined rate in a state where the x-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 rotated to capture raw data. The variable-pitch spiral scanner is a scanning method with variation of the speed of the table 109 while the x-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 through a rotation mechanism 111 in a manner similar to the spiral scan to capture raw data. The scan control 53 controls the rotation mechanism 111 synchronous with the high voltage generator 51 on and performs a line on the scanning operations such. B. the periodic acquisition of raw data by the data acquisition circuit 104 etc, out.

Eine Eingabevorrichtung 55 umfasst eine Tastatur oder eine Maus, durch die Eingaben vom Bediener entgegengenommen werden können. Eine Speichervorrichtung 59 speichert Programme, Röntgendetektordaten, Projektionsdaten und Röntgentomographiebilder. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 führt an den Projektionsdaten, die von der Datenakquisitionsschaltung 104 gesendet werden, einen Vorverarbeitungsprozess, einen Bildrekonstruktionsprozess, einen Nachverarbeitungsprozess und dergleichen durch. Ein Display bzw. eine Anzeige 60 zeigt einen Arbeitsbildschirm und ein bildrekonstruiertes tomographisches Bild an.An input device 55 includes a keyboard or a mouse through which inputs can be received by the operator. A storage device 59 stores programs, X-ray detector data, projection data and X-ray tomography images. The image processing device 20 leads to the projection data coming from the data acquisition circuit 104 are sent, a pre-processing process, an image reconstruction process, a post-processing process, and the like. A display or a display 60 displays a work screen and a picture reconstructed tomographic image.

<Konfiguration der Bildverarbeitungsgruppe><Configuring the image processing group>

Die Bildverarbeitungsgruppe oder -vorrichtung 20 enthält einen Vorprozessor 21, einen Strahlaufhärtungsprozessor 23, einen dreidimensionalen Rückprojektionsprozessor 24, eine Artefaktreduktionseinheit 25, eine CT-Wertänderung-Spezifizierungseinheit 26, eine Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27, eine Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 und eine Bestimmungseinrichtung 29.The image processing group or device 20 contains a preprocessor 21 a beam hardening processor 23 , a three-dimensional rear projection processor 24 , an artifact reduction unit 25 , a CT value change specifying unit 26 , an artifact ratio calculating means 27 an image processing condition selecting means 28 and a determination device 29 ,

Der Vorprozessor 21 korrigiert die uneinheitliche Empfindlichkeit von Kanal zu Kanal in Bezug auf die Rohdaten, die durch die Datenakquisitionsschaltung 104 erfasst werden, und führt einen Vorverarbeitungsprozess, wie z. B. eine Röntgendosiskorrektur, aus, um eine extreme Reduktion der Signalstärke oder eine Signalauslassung aufgrund eines starken Röntgenabsorbers, vorwiegend eines Metallabschnitts, zu korrigieren. Im Übrigen werden Daten, die einem Vorverarbeitungsprozess unterzogen wurden, in der vorliegenden Ausführungsform als Projektionsdaten bezeichnet.The preprocessor 21 corrects the inconsistent channel-to-channel sensitivity with respect to the raw data generated by the data acquisition circuit 104 and performs a preprocessing process such as B. X-ray dose correction, to correct for an extreme reduction in signal strength or a signal omission due to a strong X-ray absorber, mainly a metal portion. Incidentally, data that has been subjected to a preprocessing process is referred to as projection data in the present embodiment.

Der Strahlaufhärtungsprozessor 23 bewirkt eine Korrekturverarbeitung hinsichtlich der Strahlaufhärtung der Projektionsdaten. Die Strahlaufhärtung ist durch das Phänomen gekennzeichnet, dass sich die Absorption der Röntgenstrahlen aufgrund einer Durchdringungs- oder Übertragungsdicke verändert, selbst wenn es sich um dasselbe Material handelt, so dass dadurch der CT-Wert (die Leuchtdichte bzw. Helligkeit) auf jedem CT-Bild variiert. Das bedeutet insbesondere, dass die Energieverteilung der Strahlung, die durch ein Objekt hindurch übertragen wird, zu der Seite der hohen Energie hin verschoben wird. Daher wird die Strahlaufhärtung in einer Schichtrichtung und einer Kanalrichtung der Projektionsdaten korrigiert.The beam hardening processor 23 causes a correction processing with respect to the beam hardening of the projection data. The beam hardening is characterized by the phenomenon that the absorption of the X-rays changes due to a penetration or transmission thickness, even when it is the same material, thereby the CT value (the luminance) on each CT image varied. This means in particular that the energy distribution of the radiation transmitted through an object is shifted towards the high energy side. Therefore, the beam hardening is corrected in a layer direction and a channel direction of the projection data.

Der dreidimensionale Rückprojektionsprozessor 24 empfängt die Projektionsdaten, die von dem Vorprozessor 21 vorverarbeitet wurden, und rekonstruiert Bilder auf der Grundlage der Projektionsdaten. Die Projektionsdaten werden einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, um sie in einen Frequenzbereich zu wandeln, und mit einem Rekonstruktionsfunktions-Kernel (j) gefaltet, woraufhin sie einer inversen Fourier-Transformation unterzogen werden. Der dreidimensionale Rückprojektionsprozessor 24 bewirkt einen dreidimensionalen Rückprojektionsprozess an den Projektionsdaten, die der Faltungsverarbeitung mit dem Rekonstruktionsfunktions-Kernel (j) unterzogen wurden, um ein tomographisches Bild (eine xy-Ebene) für jede Körperachsenrichtung (Z-Richtung) des Objekts HB zu bestimmen. Der dreidimensionale Rückprojektionsprozessor 24 ermöglicht es der Speichervorrichtung 59, das tomographische Bild zu speichern.The three-dimensional rear projection processor 24 receives the projection data from the preprocessor 21 preprocessed, and reconstructs images based on the projection data. The Projection data is subjected to a fast Fourier transform (FFT) to be converted into a frequency domain and convolved with a reconstruction function kernel (j), whereupon it undergoes an inverse Fourier transform. The three-dimensional rear projection processor 24 effects a three-dimensional back projection process on the projection data subjected to the convolution processing with the reconstruction function kernel (j) to determine a tomographic image (xy plane) for each body axis direction (Z direction) of the object HB. The three-dimensional rear projection processor 24 allows the storage device 59 to save the tomographic image.

Die Artefaktreduktionseinheit 25 liest das tomographische Bild nach der dreidimensionalen Rückprojektion aus der Speichervorrichtung 59 aus und unterzieht es einem Artefaktreduktionsprozess. Die Artefaktreduktionseinheit 25 ermöglicht es der Speichervorrichtung 59, das artefaktreduzierte Tomographiebild zu speichern und bewirkt, dass es auf dem Display 60 angezeigt wird.The artifact reduction unit 25 reads the tomographic image after the three-dimensional backprojection from the storage device 59 and subject it to an artifact reduction process. The artifact reduction unit 25 allows the storage device 59 to save the artifact-reduced tomographic image and causes it to appear on the display 60 is shown.

Die CT-Wertveränderungs-Spezifizierungseinheit 26 spezifiziert die Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung. Dies, weil in dem Fall, dass die Größe der CT-Wertveränderung in der Körperachsenrichtung in einen vorbestimmten Bereich fällt, geschätzt werden kann, dass Artefakte erzeugt werden.The CT value change specification unit 26 specifies the amount of change in the CT value in the body axis direction. This is because, in the case that the magnitude of the CT value change in the body axis direction falls within a predetermined range, it can be estimated that artifacts are generated.

Die Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27 berechnet, welchen Anteil ein Bildbereich mit darin erzeugten Artefakten in dem Tomographiebild oder einem Objektbereich des Tomographiebilds ausmacht.The artifact ratio calculator 27 calculates what proportion of an image area with artefacts generated in the tomographic image or an object area of the tomographic image.

Die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 wählt aus, welche Bildverarbeitungsbedingung hergestellt wird, wenn die Artefaktreduktionseinheit 25 eine Bildverarbeitung durchführt, um die Artefakte zu reduzieren. Die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 wählt beispielsweise Werte zur Zuordnung von Gewichtungen zu mehreren Pixeln, betrachtet in der Körperachsenrichtung, aus.The image processing condition selection means 28 selects which image processing condition is established when the artifact reduction unit 25 performs image processing to reduce the artifacts. The image processing condition selection means 28 For example, selects weights for assigning weights to multiple pixels as viewed in the body axis direction.

Die Bestimmungseinrichtung 29 bestimmt aus dem Verhältnis, dass durch die Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27 berechnet wird, ob die Artefaktreduktionseinheit 25 den Artefaktreduktionsprozess durchführen sollte.The determining device 29 determined from the ratio that by the artifact ratio calculating means 27 is calculated, whether the artifact reduction unit 25 should perform the artifact reduction process.

2(a) und 2(b) zeigen Schaubilder, die die geometrischen Anordnungen der Röntgenröhre 101 und des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 veranschaulichen. 2(a) ist ein Diagramm, das die geometrischen Anordnungen der Röntgenröhre 101 und des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 zeigt, wie sie von einer xy-Ebene aus gesehen erscheinen, und 2(b) ist ein Diagramm, das die geometrischen Anordnungen der Röntgenröhre 101 und des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 zeigt, wie sie von einer yz-Ebene aus gesehen erscheinen. Eine Anode der Röntgenröhre 101 generiert einen Röntgenstrahl XR, der als Konusstrahl bezeichnet wird. Wenn die Richtung einer Zentralachse des Konusstrahls parallel zu einer y-Richtung verläuft, wird dies als ein Ansichtswinkel von 0° angenommen. Der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 weist Röntgendetektorreihen auf, die J Reihen in der z-Achsen-Richtung (Schichtrichtung) entsprechen, z. B. 256 Reihen. Jede der Röntgendetektorreihen weist Röntgendetektorkanäle auf, die I Kanälen, betrachtet in der Kanalrichtung, z. B. 1024 Kanälen, entsprechen. In 2(a) werden mehr Röntgenstrahlen in dem Röntgenstrahl XR, der von dem Röntgenbrennpunkt der Röntgenröhre 101 ausgesendet wird, in dem Zentrum eines Bildrekonstruktionsbereichs P durch einen Strahlformungs-Röntgenfilter 121 angewendet, während weniger Röntgenstrahlen in dem Röntgenstrahl XR in Abschnitten rund um den Bildrekonstruktionsbereich P angewendet werden. So werden nach einer räumlichen Steuerung der Röntgendosis die Röntgenstrahlen in dem Objekt HB absorbiert, welches sich innerhalb des Bildrekonstruktionsbereichs P befindet, wobei die durchgelassenen Röntgenstrahlen von dem Mehrreihen-Röntgendetektor 103 als Rohdaten erfasst werden. 2 (a) and 2 B) show graphs showing the geometrical arrangements of the x-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 illustrate. 2 (a) is a diagram showing the geometrical arrangements of the x-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 shows how they appear from an xy plane, and 2 B) is a diagram showing the geometrical arrangements of the x-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 shows how they appear from a yz plane. An anode of the X-ray tube 101 generates an X-ray XR, called a cone beam. If the direction of a central axis of the cone beam is parallel to a y direction, this is assumed to be a view angle of 0 °. The multi-row X-ray detector 103 has X-ray detector rows corresponding to J rows in the z-axis direction (layer direction), e.g. B. 256 rows. Each of the X-ray detector rows has X-ray detector channels, the I channels, viewed in the channel direction, z. B. 1024 channels correspond. In 2 (a) More X-rays in the X-ray beam XR are emitted from the X-ray focus of the X-ray tube 101 is emitted at the center of an image reconstruction area P by a beamforming X-ray filter 121 while less X-rays are applied in the X-ray beam XR at portions around the image reconstruction area P. Thus, after spatially controlling the X-ray dose, the X-rays are absorbed in the object HB located within the image reconstruction area P, the transmitted X-rays from the multi-row X-ray detector 103 recorded as raw data.

In 2(b) wird der Röntgenstrahl XR, der von der Anode der Röntgenröhre 101 ausgesendet wird, in der Richtung der Schichtdicke eines tomographischen Bildes durch einen Röntgenkollimator 123 gesteuert, und so werden die Röntgenstrahlen von einem Objekt HB absorbiert, das sich in der Umgebung der zentralen Drehachse IC befindet, wobei die durchdringenden Röntgenstrahlen durch den Mehrreihen-Röntgendetektor 103 als Rohdaten erfasst werden. Alle Rohdaten, die von dem Mehrreihen-Röntgendetektor 103 erfasst werden, nachdem das Objekt HB den Röntgenstrahlen ausgesetzt wurde, werden durch die Datenakquisitionsschaltung 104 A/D-gewandelt und anschließend, betrachtet von dem Mehrreihen-Röntgendetektor aus, über die Datenübertragungsvorrichtung 105 dem Bildprozessor 20 zugeführt. Die Rohdaten, die in den Bildprozessor 20 eingespeist werden, werden von dem Bildprozessor 20 in Übereinstimmung mit dem entsprechenden Programm der Speichervorrichtung 59 verarbeitet und in ein tomographisches Bild rekonstruiert, welches nachfolgend auf dem Display 60 angezeigt wird. Übrigens kann auch ein zweidimensionaler Röntgenflächendetektor mit einer Matrixstruktur, wie er von einem Flat-Panel-Röntgendetektor dargestellt wird, angewendet werden, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Mehrreihen-Röntgendetektor 103 eingesetzt wird.In 2 B) XR XR is emitted from the anode of the X-ray tube 101 is emitted in the direction of the layer thickness of a tomographic image by an X-ray collimator 123 controlled, and so the X-rays are absorbed by an object HB, which is located in the vicinity of the central axis of rotation IC, wherein the penetrating X-rays through the multi-row X-ray detector 103 recorded as raw data. All raw data collected by the multi-row X-ray detector 103 are detected after the object HB has been exposed to X-rays are detected by the data acquisition circuit 104 A / D converted and then viewed from the multi-row X-ray detector via the data transmission device 105 the image processor 20 fed. The raw data included in the image processor 20 are fed from the image processor 20 in accordance with the corresponding program of the storage device 59 processed and reconstructed into a tomographic image, which is shown below on the display 60 is shown. By the way, can also be a two-dimensional X-ray detector having a matrix structure as represented by a flat-panel X-ray detector, although in the present embodiment, the multi-row X-ray detector 103 is used.

<Funktionablaufdiagramm für eine Tomogrammaufnahme><Function chart for tomogram recording>

3 zeigt ein Flussdiagramm, welches den Abriss des Vorgangs zur Aufnahme eines tomographischen Bildes bei dem Röntgen-CT-Gerät 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 3 FIG. 12 is a flowchart showing the outline of the process of taking a tomographic image in the X-ray CT apparatus. FIG 10 illustrated in accordance with the present invention.

In Schritt S11 wird ein Spiralscann durchgeführt, um die Röntgenröhre 101 und den Mehrreihen-Röntgendetektor 103 um das Objekt HB herum zu drehen und Daten von dem Mehrreihen-Röntgendetektor 103 zu erfassen, während der Tisch 109 linear bewegt wird. Eine z-Richtungs-Position Ztable (Ansicht) wird zu den Rohdaten D(Ansicht, j, i) (wobei j = 1 bis REIHE und i = 1 bis CH) hinzugefügt, die in Abhängigkeit von einem Ansichtswinkel Ansicht, einer Detektorreihenzahl j und einer Kanalzahl i angegeben werden, und es wird die Datenerfassung in einem Bereich konstanter Geschwindigkeit durchgeführt.In step S11, a spiral scan is performed to the X-ray tube 101 and the multi-row X-ray detector 103 to rotate around the object HB and data from the multi-row X-ray detector 103 to capture while the table 109 is moved linearly. A z-direction position Ztable (view) is added to the raw data D (view, j, i) (where j = 1 to ROW and i = 1 to CH), depending on a view angle view, a detector line number j and of a channel number i, and the data acquisition is performed in a constant speed area.

In Schritt S12 werden die Rohdaten D0(Ansicht, j, i) einem Vorverarbeitungsprozess unterzogen und in Projektionsdaten umgewandelt. Es werden eine Offset-Korrektur, eine logarithmische Umsetzung, eine Röntgendosiskorrektur und eine Empfindlichkeitskorrektur durchgeführt.In step S12, the raw data D0 (view, j, i) is subjected to a preprocessing process and converted into projection data. An offset correction, a logarithmic conversion, an x-ray dose correction and a sensitivity correction are performed.

In Schritt S13 wird an den vorverarbeiteten Projektionsdaten D01(Ansicht, j, i) eine Strahlaufhärtungskorrektur bewirkt, um die Daten dadurch in Projektionsdaten D1 umzuwandeln, welche die Strahlaufhärtungskorrektur durchlaufen haben. Die Strahlaufhärtungskorrektur in Schritt S13 kann z. B. durch eine Multiplikation mit einem Polynom durchgeführt werden. Da zu diesem Zeitpunkt bei jeder der j Zeilen, wie sie in Schichtrichtung des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 erscheinen, eine unabhängige Strahlaufhärtungskorrektur durchgeführt werden kann, ist es möglich, die Unterschiede zwischen den Detektoren, die in jeder Reihe platziert sind, in Bezug auf die Röntgenenergiecharakteristik zu korrigieren, wenn die Röntgenröhrenspannungen je nach Bildgebungsbedingungen unterschiedlich sind.In step S13, beam hardening correction is effected on the preprocessed projection data D01 (view, j, i) to thereby convert the data into projection data D1 which has undergone the beam hardening correction. The beam hardening correction in step S13 may be e.g. B. be performed by a multiplication with a polynomial. At this time, at each of the j rows, as in the slice direction of the multi-row X-ray detector 103 If an independent beam hardening correction can be performed, it is possible to correct the differences between the detectors placed in each row with respect to the X-ray energy characteristic when the X-ray tube voltages are different depending on the imaging conditions.

In Schritt S14 wird an den Projektionsdaten D1, die der Strahlaufhärtungskorrektur unterworfen worden sind, ein z-Filter-Faltungsprozess zur Anwendung von Filtern in der Schichtrichtung (z-Richtung) durchgeführt, wobei die Projektionsdaten D1 in Projektionsdaten D11 umgewandelt werden, welche den Filterfaltungsprozess durchlaufen haben. Das heißt, dass die Projektionsdaten des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 bei jedem Ansichtswinkel und in jedem Datenakquisitionssystem einem z-Filter-Faltungsprozess unterzogen werden. Wenn Zeilenrichtungs-Filterkoeffizienten für jeden Kanal verändert werden, können Schichtdicken je nach Abstand zu dem Bildrekonstruktionszentrum gesteuert bzw. beeinflusst werden.In step S14, on the projection data D1 subjected to the beam hardening correction, a z-filter folding process for applying filters in the slice direction (z direction) is performed, wherein the projection data D1 is converted into projection data D11 which undergoes the filter folding process to have. That is, the projection data of the multi-row X-ray detector 103 be subjected to a z-filter convolution process at each view angle and in each data acquisition system. When changing row-direction filter coefficients for each channel, layer thicknesses can be controlled depending on the distance to the image reconstruction center.

In Schritt S15 wird eine Faltung mit einem Rekonstruktionsfunktions-Kernel (j) in Bezug auf die Projektionsdaten D11 ausgeführt, die den Filter-Faltungsprozess durchlaufen haben. Das bedeutet, dass die schnelle Fourier-Transformation (FFT) zur Umwandlung der Projektionsdaten D11, welche den Filterfaltungsprozess durchlaufen haben, in einen Frequenzbereich durchgeführt wird und dass der Rekonstruktionsfunktions-Kernel (j) auf die Projektionsdaten D11 durch Faltung angewandt wird. Dann wird die inverse Fourier-Transformation durchgeführt, um die Daten in Projektionsdaten D2(view, j, i) umzuwandeln, welche dem Rekonstruktionsfunktions-Faltungsprozess ausgesetzt worden sind. Da der Faltungsprozess für den Rekonstruktionsfunktions-Kernel (j) und die Rekonstruktionsfunktionen für jede der j Reihen des Mehrreihen-Röntgendetektors 103 unabhängig voneinander durchgeführt werden können, können die Unterschiede zwischen den Rauschcharakteristika und Auflösungscharakteristika in allen Zeilen korrigiert werden.In step S15, convolution is performed on a reconstruction function kernel (j) with respect to the projection data D11 that has undergone the filter convolution process. That is, the fast Fourier transform (FFT) for converting the projection data D11 which has passed through the filter convolution process into a frequency domain, and the reconstruction function kernel (j) is applied to the projection data D11 by convolution. Then, the inverse Fourier transform is performed to convert the data into projection data D2 (view, j, i) which has been subjected to the reconstruction function convolution process. Because the convolution process for the reconstruction function kernel (j) and the reconstruction functions for each of the j rows of the multi-row x-ray detector 103 can be performed independently of each other, the differences between the noise characteristics and resolution characteristics in all lines can be corrected.

In Schritt S16 wird ein dreidimensionaler Rückprojektionsprozess auf die Projektionsdaten D2(view, j, i), welche den Rekonstruktionsfunktions-Faltungsprozess durchlaufen haben, angewendet, um Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) zu bestimmen. Ein Bild, das rekonstruiert werden soll, wird dreidimensional auf einer Ebene, d. h. einer xy-Ebene, die orthogonal zu der z-Achse verläuft, rekonstruiert. Von dem folgenden Rekonstruktionsbereich P wird angenommen, dass er parallel zu der xy-Ebene liegt.In step S16, a three-dimensional backprojection process is applied to the projection data D2 (view, j, i) having undergone the reconstruction function convolution process to determine backprojection data D3 (x, y, z). An image to be reconstructed becomes three-dimensional on a plane, i. H. an xy plane that is orthogonal to the z axis, reconstructed. The following reconstruction area P is assumed to be parallel to the xy plane.

In Schritt S17 werden an den Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) Nachverarbeitungsprozesse, wie beispielsweise ein Artefaktreduktionsprozess, eine CT-Wert-Umwandlung und dergleichen, durchgeführt, um ein Tomographiebild D31(x, y, z) zu erhalten. In dem Artefaktreduktionsprozess wird ein Bildbereich, in dem Artefakte erzeugt werden, anhand der Größe der Veränderung des CT-Wertes, betrachtet in der Z-Richtung, erfasst. Ein Filterungsprozess wird nur in dem erfassten Bildbereich, in dem die Artefakte erzeugt werden, durchgeführt. In Bezug auf einen Bildbereich, der frei von Artefakten ist, werden die Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) als das Tomographiebild D31(x, y, z), so wie sie sind, verwendet.In step S17, postprocessing processes such as artifact reduction process, CT value conversion and the like are performed on the backprojection data D3 (x, y, z) to obtain a tomographic image D31 (x, y, z). In the artifact reduction process, an image area in which artifacts are generated is detected by the amount of change of the CT value as viewed in the Z direction. A filtering process is performed only in the captured image area in which the artifacts are generated. With respect to an image area free of artifacts, the rear projection data D3 (x, y, z) is used as the tomographic image D31 (x, y, z) as they are.

<Funktionsablaufdiagramm zur Artefaktverarbeitung> <Artifact processing function chart>

4 zeigt ein Flussdiagramm, das zur Durchführung einer Reduktion von Artefakten nach einer Bestimmung der Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) verwendet wird. 5 ist ein konzeptionelles Diagramm, das Pixel von tomographischen Bildern, die auf den Rückprojektionsdaten D3(x, y, z) beruhen, sowie deren Pixelbereiche zeigt. Im Übrigen können windrad- bzw. windmühlenartige Artefakte oder Konusstrahlartefakte mit Hilfe des vorliegenden Flussdiagramms reduziert werden. 4 FIG. 12 is a flow chart used to perform artifact reduction after determination of the backprojection data D3 (x, y, z). 5 Fig. 11 is a conceptual diagram showing pixels of tomographic images based on the rear projection data D3 (x, y, z) and their pixel areas. Incidentally, windmill or windmill type artifacts or cone beam artifacts can be reduced by the present flowchart.

In 4(a) wird eine z-Position eines Objekts HB, welche ein Bediener bestätigen will, in Schritt S171 spezifiziert. Die Artefaktreduktionseinheit 25 bestimmt jedes Pixel p(x, y, z), das verarbeitet werden soll. Wenn z. B. angenommen wird, dass ein quadratischer Bereich von 512×512 Pixels, der parallel zu der xy-Ebene liegt, einen Rekonstruktionsbereich P darstellt, wie es in 5(a) gezeigt ist, dann hat x einen Wertebereich von 1 bis 512, und y hat ebenfalls einen Wertebereich von 1 bis 512.In 4 (a) For example, a z-position of an object HB that an operator wants to confirm is specified in step S171. The artifact reduction unit 25 determines each pixel p (x, y, z) to be processed. If z. For example, assume that a square area of 512x512 pixels that is parallel to the xy plane represents a reconstruction area P as shown in FIG 5 (a) is shown, then x has a value range of 1 to 512, and y also has a value range of 1 to 512.

In Schritt S172 misst die CT-Wertänderung-Spezifizierungseinheit 26 die Veränderung des CT-Werts, die für jedes zu verarbeitende Pixel p(x, y, z) in der z-Richtung geprüft wird. Es wird z. B. angenommen, dass die Veränderungen des CT-Werts in der z-Richtung in der Umgebung eines zu verarbeitenden Pixels p(x1, y1, z1) in dem Rekonstruktionsbereich P wie folgt lauten: p(x1, y1, z – 1) = 10 HU (Hounsfield-Unit, Hounsfield-Einheiten) p(x1, y1, z) = 30 HU p(x1, y1, z + 1) = 50 HU In step S172, the CT value change specification unit measures 26 the change of the CT value which is checked for each pixel p (x, y, z) to be processed in the z-direction. It is z. For example, suppose that the changes of the CT value in the z direction in the vicinity of a pixel to be processed p (x1, y1, z1) in the reconstruction area P are as follows: p (x1, y1, z-1) = 10 HU (Hounsfield unit, Hounsfield units) p (x1, y1, z) = 30 HU p (x1, y1, z + 1) = 50 HU

Daraus ist ersichtlich, dass sich die Veränderungsgröße von 40 HU aus dem Unterschied zwischen dem minimalen CT-Wert und dem maximalen CT-Wert in der Umgebung des Pixels p(x1, y1, z) ergibt, betrachtet in Körperachsenrichtung.It can be seen that the amount of change of 40 HU results from the difference between the minimum CT value and the maximum CT value in the vicinity of the pixel p (x1, y1, z) viewed in the body axis direction.

Hier zeigt 5(a) die z-Richtungs-Pixel in der Umgebung des Pixels p(x1, y1, z1). Die Veränderung des CT-Werts ist nachstehend unter der Voraussetzung einer Veränderung für jedes Pixel erklärt. Allerdings kann ein durchschnittlicher CT-Wert in einem Pixelbereich (X1, Y1, Z1) verwendet werden, in dem mehrere Pixel, die um ein bestimmtes Pixel herum liegen, miteinander kombiniert werden, oder es kann der höchste CT-Wert oder der niedrigste CT-Wert verwendet werden. Ein Pixelbereich, der aus mehreren Pixeln besteht, wird bewegt, wobei er für jedes spezielle Pixel verschoben wird. Obgleich nach dem Vorstehenden die Veränderungsgröße des CT-Werts einer einzelnen Schicht in der Nachbarschaft des zu verarbeitenden Pixels p(x1, y1, z1) gemessen wird, können in dessen Nachbarschaft die Veränderungsgrößen der CT-Werte von n Schichten gemessen werden.Here shows 5 (a) the z-direction pixels in the vicinity of the pixel p (x1, y1, z1). The change in the CT value is explained below assuming a change for each pixel. However, an average CT value may be used in a pixel area (X1, Y1, Z1) in which several pixels surrounding a particular pixel are combined, or the highest CT or CT may be used. Value to be used. A pixel area consisting of several pixels is moved, being shifted for each specific pixel. Although the change amount of the CT value of a single layer in the vicinity of the pixel to be processed p (x1, y1, z1) is measured in the above, the change amounts of the CT values of n layers can be measured in the vicinity thereof.

Als nächstes bestimmt die CT-Wertänderung-Spezifizierungseinheit 26 in Schritt S173 einen Index. Dieser Index kann mit Hilfe der folgenden Funktion bestimmt werden. In der folgenden Gleichung werden die Veränderungen der CT-Werte der n Schichten in der Umgebung des zu verarbeitenden Pixels p(x, y, z) gemessen, und der vorgesehene Index wird anhand der Veränderungen bestimmt. Index = f(p(x, y, z – n), p(x, y, z – n + 1) ... p(x, y, z) ... p(x, y, z + n) Next, the CT value change specification unit determines 26 in step S173 an index. This index can be determined using the following function. In the following equation, the changes of the CT values of the n layers in the vicinity of the pixel to be processed p (x, y, z) are measured, and the intended index is determined from the changes. Index = f (p (x, y, z - n), p (x, y, z - n + 1) ... p (x, y, z) ... p (x, y, z + n )

Das bedeutet, dass der Index so festgesetzt wird, dass er Artefakte in Bezug auf die Pixels reduziert, in denen die Artefakte auftreten, während der Index gleichzeitig so festgesetzt wird, dass er vorteilhafterweise das zu verarbeitende Pixel p(x, y, z), wie es ist, in Bezug auf die Pixel nutzt, in denen keine Artefakte auftreten. Funktionen zur Bestimmung der Indizes sind nachstehend unter Verweis auf 7 erläutert.That is, the index is set to reduce artifacts relative to the pixels in which the artifacts occur, while simultaneously setting the index to advantageously determine the pixel p (x, y, z) to be processed, as it is, in terms of using the pixels in which no artifacts occur. Functions for determining the indices are given below with reference to 7 explained.

Es wird angenommen, dass, wenn die Veränderung des CT-Werts als p(x1, y1, z – 1) = 10 HU, p(x1, y1, z) = 30 HU und p(x1, y1, z + 1) = 50 HU gegeben ist, wie im vorherigen Beispiel, der Index = 1 erreicht wird.It is assumed that if the change of the CT value as p (x1, y1, z-1) = 10 HU, p (x1, y1, z) = 30 HU and p (x1, y1, z + 1) = 50 HU, as in the previous example, the index = 1 is reached.

Als nächstes führt die Artefaktreduktionseinheit 25 in Schritt S174 an dem zu verarbeitenden Pixel p(x, y, z) auf der Grundlage des Indexwertes eine Bildverarbeitung durch, um infolge von dessen Verarbeitung ein Pixel p'(x, y, z) zu bestimmen. Beispielsweise ist das Pixel p' in der folgenden Gleichung 1 ausgedrückt: [Gleichung 1]

Figure DE102007049660B4_0002
wobei g(i, Index) ein auf dem Index basierender Gewichtungskoeffizient oder -faktor einer i-ten Schicht in der z-Richtung ist. Beispielsweise setzt die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 die Gewichtungsfaktoren für jede Schicht in der Umgebung des zu verarbeitenden Pixels p(x1, y1, z1) folgendermaßen fest:
Es wird angenommen, dass, wenn Index = 1 ist, der Gewichtungsfaktor g, der auf p(x1, y1, z – 1) angewendet oder diesem zugeordnet wird, g = 0,33 ist, der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, g = 0,33 ist, und der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, g = 0,33 ist. Das heißt, dass jedes Pixel, in dem Artefakte entstehen, zu einem Pixel korrigiert wird, bei dem die in dessen Umgebung liegenden Schichtbilder gemittelt werden. Wenn n Schichtbilder verwendet werden, kann ein Wert von g = 1/(2n + 1) verwendet werden.Next comes the artifact reduction unit 25 image processing in step S174 on the pixel to be processed p (x, y, z) on the basis of the index value to determine a pixel p '(x, y, z) as a result of its processing. For example, the pixel p 'is expressed in the following Equation 1: [Equation 1]
Figure DE102007049660B4_0002
where g (i, index) is an index-based weighting coefficient or factor of an i-th layer in the z-direction. For example, the image processing condition selecting means sets 28 the weighting factors for each layer in the vicinity of the pixel to be processed p (x1, y1, z1) as follows:
It is assumed that when Index = 1, the weighting factor g applied to or assigned to p (x1, y1, z-1) is g = 0.33, the weighting factor g is p (x1, y1, z), g = 0.33, and the weighting factor g associated with p (x1, y1, z + 1) is g = 0.33. That is, each pixel in which artifacts arise is corrected to a pixel in which the layer images in its environment are averaged. If n slice images are used, a value of g = 1 / (2n + 1) can be used.

Es wird angenommen, dass, wenn der Index = 0,5 ist, der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z – 1) zugeordnet wird, g = 0,2 ist, der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, g = 0,6 ist, und der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, g = 0,2 ist. Der Einfluss des zu verarbeitenden Pixels p(x, y, z) wirkt sich in jedem Pixel, in dem ein schwaches Artefakt auftritt, stark aus, wobei aber Schichtbilder in der Umgebung dieses Pixels ebenfalls in geringem Maße hinzugefügt werden.It is assumed that when the index = 0.5, the weighting factor g associated with p (x1, y1, z-1) is g = 0.2, the weighting factor g, which is p (x1, y1 , z), g = 0.6, and the weighting factor g associated with p (x1, y1, z + 1) is g = 0.2. The influence of the pixel to be processed p (x, y, z) has a strong effect in every pixel in which a weak artifact occurs, but layer images in the vicinity of this pixel are also added to a small extent.

Es wird angenommen, dass, wenn der Index = 0 ist, der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z – 1) zugeordnet wird, g = 0 ist, der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, g = 1 ist, und der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, g = 0 ist. Das zu verarbeitende Pixel p(x, y, z) wird gleich jedem Pixel ohne Artefakt gesetzt, so dass es so verwendet wird, wie es ist.It is assumed that when the index = 0, the weighting factor g associated with p (x1, y1, z-1) is g = 0, the weighting factor g associated with p (x1, y1, z) g = 1, and the weighting factor g associated with p (x1, y1, z + 1) is g = 0. The pixel to be processed p (x, y, z) is set equal to each pixel without artifact, so that it is used as it is.

Im Übrigen können die Gewichtungsfaktoren g(i, Index) in einer Nachschlagetabelle oder dgl. oder als zuvor festgelegte Funktionen gespeichert werden, und zwar auf der Grundlage von Informationen, die anhand von Experimenten o. Ä. gewonnen werden. Da die vorherige oder nachfolgende Schicht nicht existiert, kann der Gewichtungsfaktor nicht in der vorstehend beschriebenen Weise auf die Anfangsschicht oder erste Schicht oder die letzte Schicht eingerichtet werden. Deshalb besteht kein Bedarf, einen Korrekturprozess auf der ersten Schicht oder der letzten Schicht durchzuführen, so dass lediglich jedes Bild in einer Seitenrichtung alleine verwendet wird, und auch den Gewichtungsfaktor zu verändern.Incidentally, the weighting factors g (i, index) may be stored in a look-up table or the like or as predetermined functions based on information obtained by experiments or the like. be won. Since the previous or succeeding layer does not exist, the weighting factor can not be established in the manner described above on the initial layer or first layer or the last layer. Therefore, there is no need to perform a correction process on the first layer or the last layer, so that only each image in a lateral direction alone is used, and also to change the weighting factor.

In Schritt S175 wird nach dem Artefaktreduzierungs- oder -reduktionsprozess ein tomographisches Bild D31(x, y, z) gewonnen, das auf p'(x, y, z) beruht. Dann wird dieses auf dem Display 60 angezeigt.In step S175, after the artifact reduction or reduction process, a tomographic image D31 (x, y, z) based on p '(x, y, z) is obtained. Then this will be on display 60 displayed.

6 zeigt ein Beispiel, in dem ein tomographisches Bild D3(x, y, z) vor der Durchführung des Artefaktreduktionsprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein tomographisches Bild D31(x, y, z), das den Artefaktreduktionsprozess durchlaufen hat, auf dem Display 60 angezeigt werden. Das windrad- bzw. windmühlenartige Artefakt und das Konusstrahlartefakt werden auf dem tomographischen Bild D3(x, y, z) deutlich angezeigt. Allerdings werden die Einflüsse des windartigen Artefakts und des Konusstrahlartefakts in dem Fall des tomographischen Bilds D31(x, y, z), das in der rechten Zeichnung gezeigt ist, reduziert. In dem tomographischen Bild D31(x, y, z), das in der rechten Zeichnung veranschaulicht ist, wird ein Pixelbereich ohne Artefakte zu demselben Bild wie in dem tomographischen Bild D3(x, y, z), das in der linken Zeichnung gezeigt ist, so dass es dieselbe Auflösung beibehält. 6 FIG. 15 shows an example in which a tomographic image D3 (x, y, z) before performing the artifact reduction process according to the present embodiment and a tomographic image D31 (x, y, z) having undergone the artifact reduction process on the display 60 are displayed. The windmill type artifact and the cone beam artifact are clearly displayed on the tomographic image D3 (x, y, z). However, the influences of the wind type artifact and the cone beam artifact are reduced in the case of the tomographic image D31 (x, y, z) shown in the right drawing. In the tomographic image D31 (x, y, z) illustrated in the right drawing, a pixel area without artifacts becomes the same image as in the tomographic image D3 (x, y, z) shown in the left drawing so that it retains the same resolution.

Das Flussdiagramm, das in 4(b) gezeigt ist, ist ein Flussdiagramm, bei dem kein Index oder keine Indexfunktion verwendet wird (siehe 7 oder 8), wie sie in Schritt S173 von 4(a) beschrieben ist.The flowchart used in 4 (b) 2 is a flowchart in which no index or index function is used (see FIG 7 or 8th ), as described in step S173 of 4 (a) is described.

In dem Flussdiagramm, das in 4(b) veranschaulicht ist, wird, nachdem die Größe der Veränderung des CT-Werts, betrachtet in der z-Richtung, in Schritt S172 für jedes zu verarbeitende Pixel p(x, y, z) gemessen wurde, ferner ein Gewichtungsfaktor gv auf der Basis der Größe der CT-Wertänderung in Schritt S174' bestimmt, ohne an der nächsten Stelle den Index zu bestimmen.In the flowchart that is in 4 (b) Further, after the amount of change of the CT value, as viewed in the z-direction, is measured for each pixel to be processed p (x, y, z) in step S172, a weighting factor gv on the basis of the size is further illustrated the CT value change is determined in step S174 'without determining the index at the next location.

In Schritt S174' wird das zu verarbeitende Pixel p(x, y, z) auf der Grundlage des Indexwerts verarbeitet, um infolge seiner Verarbeitung ein Pixel p'(x, y, z) zu bestimmen. Das Pixel p'(x, y, z) ist z. B. in der folgenden Gleichung 2 ausgedrückt: [Gleichung 2]

Figure DE102007049660B4_0003
wobei gv(i, CTv) ein Gewichtungskoeffizient oder -faktor einer i-ten Schicht in der z-Richtung ist, der auf der Größe der CT-Wertveränderung beruht. Beispielsweise setzt die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 die Gewichtungsfaktoren für jede Schicht in der Umgebung des zu verarbeitenden Pixels p(x1, y1, z1) wie folgt fest:
Es wird angenommen, dass, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts 40 HU beträgt, der Gewichtungsfaktor gv, der auf p(x1, y1, z – 1) angewendet oder diesem zugeordnet wird, gv = 0,33 ist, der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, gv = 0,33 ist, und der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, gv = 0,33 ist.In step S174 ', the pixel to be processed p (x, y, z) is processed on the basis of the index value to determine a pixel p' (x, y, z) as a result of its processing. The pixel p '(x, y, z) is z. Expressed in the following equation 2: [Equation 2]
Figure DE102007049660B4_0003
where gv (i, CTv) is a weighting coefficient or factor of an i-th layer in the z-direction based on the magnitude of the CT value change. For example, the image processing condition selecting means sets 28 the weighting factors for each layer in the vicinity of the pixel to be processed p (x1, y1, z1) as follows:
It is assumed that when the amount of change of the CT value is 40 HU, the weighting factor gv applied to or assigned to p (x1, y1, z-1) is gv = 0.33, the weighting factor gv, where p (x1, y1, z) is assigned, gv = 0.33, and the weighting factor gv associated with p (x1, y1, z + 1) is gv = 0.33.

Es wird angenommen, dass, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts 120 HU beträgt, der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z – 1) zugeordnet wird, gv = 0,2 ist, der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, gv = 0,6 ist und der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, gv = 0,2 ist.It is assumed that when the amount of change of the CT value is 120 HU, the weighting factor gv assigned to p (x1, y1, z-1) is gv = 0.2, the weighting factor gv, which is p (x1 , y1, z), gv = 0.6, and the weighting factor gv associated with p (x1, y1, z + 1) is gv = 0.2.

Es wird angenommen, dass wenn die Größe der CT-Wertveränderung 200 HU beträgt, der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z – 1) zugeordnet wird, gv = 0 ist, der Gewichtungsfaktor gv, der p(x1, y1, z) zugeordnet wird, gv = 1,0 ist und der Gewichtungsfaktor g, der p(x1, y1, z + 1) zugeordnet wird, gv = 0 ist.It is assumed that when the magnitude of the CT value change is 200 HU, the weighting factor gv associated with p (x1, y1, z-1) is gv = 0, the weighting factor gv, which is p (x1, y1, z), gv = 1.0, and the weighting factor g associated with p (x1, y1, z + 1) is gv = 0.

Somit kann der Gewichtungsfaktor gv direkt anhand des Ausmaßes der Veränderung des CT-Werts bestimmt werden. Bei einem Verfahren zur direkten Bestimmung des Gewichtungsfaktors gv muss eine große Anzahl von Gewichtungsfaktoren gv für jedes Veränderungsmaß des CT-Werts festgelegt werden. Daher nehmen die Mengen, die in der Nachschlagetabelle oder dgl. gespeichert werden müssen, in Abhängigkeit von dem Veränderungsmaß des CT-Werts zu, so dass die Festlegung des Gewichtungsfaktors gv komplex wird.Thus, the weighting factor gv can be determined directly from the extent of change in the CT value. In a method for directly determining the weighting factor gv, a large number of weighting factors gv have to be set for each amount of change of the CT value. Therefore, the amounts to be stored in the look-up table or the like increase in accordance with the amount of change of the CT value, so that the determination of the weighting factor gv becomes complex.

<Beispiel für eine Indexfunktion><Example of an index function>

7 und 8 zeigen Schaubilder, die Indexfunktionen zur Bestimmung der in dem Schritt S173 nach 4 verwendeten Indizes veranschaulichen. 7 and 8th FIG. 15 is graphs showing the index functions for determining in step S173 4 illustrate used indexes.

Die Indexfunktion nach 7(a) ist eine Funktion, in der sich der Index linear von 0 bis 1 verändert, wenn das Veränderungsmaß des CT-Werts in einem Bereich zwischen X1 und X3 liegt, und in der sich der Index linear von 1 bis 0 verändert, wenn das Veränderungsmaß des CT-Werts in einem Bereich zwischen X3 und X2 liegt. Es wird z. B. angenommen, dass X1 gleich 10 HU, X3 gleich 90 HU und X2 gleich 170 HU ist. Wenn p(x1, y1, z – 1) = 10 HU, p(x1, y1, z) = 30 HU und p(x1, y1, z + 1) = 50 HU in Bezug auf ein bestimmtes zu verarbeitendes Bild, beträgt die Veränderungsgröße des CT-Werts 40 HU. In diesem Falle wird der Index = 0,5 in der in 7(a) gezeigten Indexfunktion bestimmt.The index function after 7 (a) is a function in which the index changes linearly from 0 to 1 when the amount of change of the CT value is in a range between X1 and X3, and in which the index changes linearly from 1 to 0 when the amount of change of the CT Values in a range between X3 and X2. It is z. For example, assume that X1 equals 10 HU, X3 equals 90 HU, and X2 equals 170 HU. If p (x1, y1, z-1) = 10 HU, p (x1, y1, z) = 30 HU and p (x1, y1, z + 1) = 50 HU with respect to a particular image to be processed the amount of change of the CT value 40 HU. In this case, the index = 0.5 in the 7 (a) determined index function determined.

X1, X2 und X3 werden in Abhängigkeit von einer Bildgebungsbedingung zwischen 3 HU bis 300 HU und 10 HU bis 200 HU festgesetzt. Wenn sie 200 HU oder mehr betragen, weist das auf einen Abschnitt oder einen Bereich hin, der von einem Weichgewebe zu einem Knochen wechselt oder umgekehrt. Wenn sie 10 HU oder weniger betragen, bedeutet das, dass das Weichgewebe sich in mehrere Schichtrichtungen kontinuierlich erstreckt oder dass sich der Knochen in mehrere Schichtrichtungen kontinuierlich erstreckt. Andererseits wird aus der Veränderung des CT-Werts von 3 HU zu 300 HU oder der Veränderungsgröße des CT-Werts von 10 HU zu 200 HU zwingend geschlossen, dass das windradartige Artefakt oder das Konusstrahlartefakt erzeugt wird. Im Übrigen kann die Festlegung der Veränderungsgröße des CT-Werts auf der Grundlage der Auflösung, der Schichtdicke oder der Tischgeschwindigkeit oder dergleichen während der Aufnahme in passender Weise verändert werden. Wenn sich die Veränderungsgröße des CT-Werts in der Körperachsenrichtung in einem Bereich zwischen 3 HU und 300 HU bewegt, kann als Ergebnis von verschiedenen Experimenten daraufhin angenommen werden, dass Artefakte erzeugt werden.X1, X2 and X3 are set between 3 HU to 300 HU and 10 HU to 200 HU depending on an imaging condition. If they are 200 HU or more, this indicates a section or area that changes from a soft tissue to a bone or vice versa. If they are 10 HU or less, it means that the soft tissue continuously extends in multiple layer directions, or that the bone continuously extends in a plurality of layer directions. On the other hand, from the change of the CT value from 3 HU to 300 HU or the amount of change of the CT value from 10 HU to 200 HU, it is compulsory to generate the pinwheel type artifact or the cone beam artifact. Incidentally, the determination of the amount of change of the CT value may be appropriately changed based on the resolution, the film thickness or the table speed or the like during recording. When the amount of change of the CT value in the body axis direction moves in a range between 3 HU and 300 HU, it can be assumed as a result of various experiments that artifacts are generated.

Die Indexfunktion nach 7(b) ist eine Funktion, bei der sich der Index linear von 0 zu 1 verändert, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts sich in einem Bereich zwischen X1 und X3 bewegt, der Index anschließend bei 1 gleich bleibt, wenn sich die Veränderungsgröße des CT-Werts in einem Bereich zwischen X3 und X4 bewegt, und sich der Index linear von 1 zu 0 verändert, wenn sich die Veränderungsgröße des CT-Werts in einem Bereich zwischen X4 und X2 bewegt. Es wird z. B. angenommmen, dass X1 gleich 10 HU, X3 gleich 40 HU, X4 gleich 160 HU und X2 gleich 190 HU sind. Gemäß der Indexfunktion wird in dem Fall, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem Bereich von 40 HU bis 160 HU liegt, beurteilt, dass ein Artefakt vorliegt.The index function after 7 (b) is a function in which the index changes linearly from 0 to 1 when the amount of change of the CT value moves in a range between X1 and X3, then the index stays the same at 1 when the amount of change of the CT value is in a range between X3 and X4, and the index changes linearly from 1 to 0 as the amount of change of the CT value moves in a range between X4 and X2. It is z. B. assume that X1 equals 10 HU, X3 equals 40 HU, X4 equals 160 HU, and X2 equals 190 HU. According to the index function, in the case where the magnitude of the change of the CT value is in the range of 40 HU to 160 HU, it is judged that there is an artifact.

Die Indexfunktion nach 7(c) ist eine Funktion, bei der sich der Index von 0 bis 1 gemäß einer Kurvenform verändert, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts in den Bereich zwischen X1 und X3 fällt, und sich der Index anschließend von 1 bis 0 gemäß einer Kurvenform verändert, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts in den Bereich zwischen X3 und X2 fällt.The index function after 7 (c) is a function in which the index changes from 0 to 1 according to a waveform, when the amount of change of the CT value falls within the range between X1 and X3, and then the index changes from 1 to 0 according to a waveform when the Change amount of the CT value falls within the range between X3 and X2.

Was andererseits die Indexfunktion nach 7(d) anbelangt, ist der Index 1, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts in den Bereich zwischen X1 und X2 fällt, und andernfalls beträgt er 0. Daher bedeutet es, dass ein zu verarbeitendes Bild so wie es ist als ein tomographisches Bild verwendet wird, wenn die Veränderungsgröße des CT-Werts X1 oder weniger beträgt bzw. die Veränderungsgröße des CT-Werts X2 oder mehr beträgt.On the other hand, what about the index function after 7 (d) As a result, the index is 1 when the amount of change of the CT value falls within the range between X1 and X2, and otherwise it is 0. Therefore, it means that an image to be processed is used as it is as a tomographic image when the amount of change of the CT value is X1 or less, or the amount of change of the CT value is X2 or more.

Die Indexfunktion nach 8(e) ist eine Funktion, bei der in dem Fall, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes in den Bereich zwischen 0 HU und X3 fällt, der Index gleich 1 ist und in dem Fall, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes zwischen X3 und X2 fällt, der Index sich linear von 1 zu 0 verändert. Was die Indexfunktion nach 8(f) anbetrifft, ist der Index gleich 1, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes zwischen 0 HU und X2 fällt, und ansonsten 0. Es wird nun angenommen, dass X3 in dem Bereich zwischen 40 HU und 200 HU liegt und X2 in dem Bereich von 80 HU bis 300 HU liegt.The index function after 8 (e) is a function in which, in the case where the magnitude of the change of the CT value falls within the range between 0 HU and X3, the index is 1 and in the case that the amount of change of the CT value is between X3 and X2 falls, the index changes linearly from 1 to 0. What the index function after 8 (f) If the magnitude of the CT value change falls between 0 HU and X2, and 0 otherwise, then the index is equal to 1. It is now assumed that X3 is in the range between 40 HU and 200 HU and X2 is in the range from 80 HU to 300 HU.

Die Angabe, dass die Größe der Veränderung des CT-Wertes ungefähr 0 HU beträgt, besagt, dass der gleiche Weichgewebebereich oder Knochenbereich sich in mehrere Schichtrichtungen kontinuierlich erstreckt. Da die Größe der CT-Wertänderung etwa 0 HU beträgt und der Index = 1,0, bedeutet dies, dass das zugehörige Pixel mit einem vorbestimmten Gewichtungsfaktor entsprechend der Gleichung (1) gemittelt wird. Das heißt, dass in dem Bereich, in dem die Größe der CT-Wertänderung zwischen 0 HU und etwa 10 HU beträgt, eine Rauschreduktion vorgenommen wird, ohne dass eine Reduktion von Artefakten durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Indexfunktion gemäß der 8(e) oder 8(f) die Artefaktreduktion unter Verwendung der Gleichung (1) in dem Bereich durchführt, in dem die Veränderung des CT-Wertes in dem Bereich von über etwa 10 HU bis unter 200 HU oder unterhalb von 300 HU liegt, und die Rauschreduktion unter Verwendung der Gleichung (1) in der gleichen Weise in dem Fall durchführt, in dem die Größe der Veränderung des CT-Wertes ungefähr 10 HU oder weniger beträgt.The statement that the magnitude of the change in the CT value is approximately 0 HU implies that the same soft tissue area or bone area continuously extends in multiple slice directions. Since the size of the CT value change is about 0 HU and the index = 1.0, it means that the associated pixel is averaged with a predetermined weighting factor according to equation (1). That is, in the range where the magnitude of the CT value change is between 0 HU and about 10 HU, noise reduction is performed without artifact reduction being performed. This means that the index function according to the 8 (e) or 8 (f) performs the artifact reduction using equation (1) in the range where the change in the CT value is in the range of over about 10 HU to under 200 HU or below 300 HU, and the noise reduction using the equation (1 ) is performed in the same manner in the case where the amount of change of the CT value is about 10 HU or less.

Obwohl die Indexfunktionen (a) bis (f) in 7 und 8 wie oben beschrieben gezeigt sind, muss nicht unbedingt eine einzige Funktion verwendet werden. Es ist möglich, die Indexfunktion in Abhängigkeit von der Position in der z-Richtung zu verändern. Beispielsweise kann die Indexfunktion (a) für eine Kopfregion, die Indexfunktion (c) für einen Halsbereich und die Indexfunktion (d) für einen Beinbereich verwendet werden. Selbst im Falle des Flussdiagramms, das in 4(b) gezeigt ist, kann der Gewichtungsfaktor gv auf ähnliche Weise in Abhängigkeit von der z-Richtungsposition festgelegt werden.Although the index functions (a) to (f) in 7 and 8th As described above, not necessarily a single function needs to be used. It is possible to change the index function depending on the position in the z direction. For example, the index function (a) for a head region, the index function (c) for a neck region and the index function (d) for a leg region can be used. Even in the case of the flowchart used in 4 (b) is shown, the weighting factor gv can be set in a similar manner depending on the z-direction position.

<Spezifizierung eines Tomographiebildes, in dem Artefakte auftreten><Specification of a tomographic image in which artifacts occur>

In der vorstehenden Ausführungsform ist geschätzt worden, dass, wenn die Größe der Veränderung des CT-Wertes in dem Pixel p(x1, y1, z1) oder in dem Pixelbereich (X1, Y1, Z1), in dem mehrere Pixel rund um das Pixel p miteinander kombiniert sind, in dem vorbestimmten Bereich liegt, in diesem Pixel Artefakte erzeugt werden, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Die Verarbeitung der Gleichung (1) oder (2) wird an dem zu verarbeitenden Pixel p(x1, y1, z1) bewerkstelligt. Die folgende Ausführungsform stellt ein Verfahren zur weiteren Verbesserung der Spezifizierung oder Bestimmung eines Bereiches, in dem Artefakte erzeugt werden, dar.In the above embodiment, it has been estimated that when the amount of change of the CT value in the pixel p (x1, y1, z1) or in the pixel area (X1, Y1, Z1) in which plural pixels around the pixel p are combined in the predetermined range, artifacts are generated in this pixel, as in 5 is illustrated. The processing of equation (1) or (2) is accomplished on the pixel p (x1, y1, z1) to be processed. The following embodiment provides a method for further improving the specification or determination of an area where artifacts are generated.

9 zeigt ein Schaubild, das Tomographiebilder des Kopfes eines Objektes, bevor diese einem Artefaktreduzierungs- oder -reduktionsprozess unterworfen werden, sowie Rekonstruktionsbereiche P veranschaulicht. In dem oberen Bereich des Tomographiebildes D3-A, wie es in 9(A1) veranschaulicht ist, sind viele windradartige Artefakte vorhanden, während die windradartigen Artefakte in dem unteren Bereich des in 9(B1) veranschaulichten Tomographiebildes D3-B fast nicht mehr existent bleiben. Der Rekonstruktionsbereich P, wie er in 9 veranschaulicht ist, ist ein quadratischer Bereich mit 512×512 Pixeln, der parallel zu einer xy-Ebene verläuft. Infolge der Bestimmung der Indizes in dem Tomographiebild D3-A und dem Tomographiebild D3-B werden Pixel, die einen Index = 1,0 mit sich bringen, eingefüllt. In dem Rekonstruktionsbereich P, wie er in 9(A2) veranschaulicht ist, beträgt das Artefaktverhältnis, das durch Division der Anzahl von Pixeln mit Index = 1,0 durch die gesamte Anzahl von Pixeln erhalten wird, 0,12. In dem Rekonstruktionsbereich P, wie er in 9(B2) veranschaulicht ist, beträgt das Artefaktverhältnis, das durch Division der Anzahl von Pixeln mit Index = 1,0 durch die gesamte Anzahl von Pixeln erhalten wird, 0,03. Diese Berechnung wird durch die Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27 durchgeführt, die in 1 veranschaulicht ist. 9 FIG. 12 is a diagram illustrating tomographic images of the head of an object before undergoing an artifact reduction or reduction process and reconstruction areas P. FIG. In the upper area of tomographic image D3-A, as shown in FIG 9 (A1) is illustrated, many windmill artifacts are present, while the windmill artifacts in the lower region of the in 9 (B1) illustrated tomographic image D3-B almost no longer exist. The reconstruction area P, as in 9 is a 512x512 pixel square area that is parallel to an xy plane. As a result of the determination of the indices in the tomographic image D3-A and the tomographic image D3-B, pixels having an index = 1.0 are filled. In the reconstruction area P, as in 9 (A2) is illustrated, the artifact ratio obtained by dividing the number of Pixels with index = 1.0 is obtained by the total number of pixels, 0.12. In the reconstruction area P, as in 9 (B2) is illustrated, the artifact ratio obtained by dividing the number of pixels with index = 1.0 by the total number of pixels is 0.03. This calculation is performed by the artifact ratio calculation means 27 performed in 1 is illustrated.

Wenn die Verarbeitung der Gleichung (1) oder (2) an jedem Pixel mit Index = 1,0 unabhängig von der Tatsache, dass das windradartige Artefakt in dem Tomographiebild T3-B annähernd nicht auftritt, bewerkstelligt wird, wird die Auflösung in der z-Richtung verringert. Deshalb überprüft die Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27 das Artefaktverhältnis, das dem Verhältnis entspricht, das anzeigt, wie viele Pixel, von denen geschätzt worden ist, dass sie den Index = 1,0 aufweisen, d. h. die Artefakte erzeugt haben, in den gesamten Pixeln in dem Rekonstruktionsbereich P aufgenommen oder belegt sind. Wenn das Artefaktverhältnis größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert SH, bewirkt die Bestimmungseinrichtung 29 die Verarbeitung gemäß der Gleichung (1) oder (2) an dem Tomographiebild D3. Dies bedeutet, dass die Entscheidung, dass das Artefakt als erzeugt erkannt wird, unter strengeren Bedingungen gefällt wird.If the processing of equation (1) or (2) is accomplished on each pixel of index = 1.0 regardless of the fact that the windmill-like artifact is almost absent in the tomographic image T3-B, the resolution in the z-axis is obtained. Direction reduced. Therefore, the artifact ratio calculating means checks 27 the artifact ratio corresponding to the ratio indicating how many pixels estimated to have the index = 1.0, that is, to have generated the artifacts, are picked up or occupied in the entire pixels in the reconstruction area P. When the artifact ratio is larger than a predetermined threshold SH, the determining means causes 29 the processing according to the equation (1) or (2) on the tomographic image D3. This means that the decision to recognize the artifact as generated is made under more stringent conditions.

10 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung eines Flussdiagramms zur Durchführung eines Artefaktreduktionsprozesses nach Untersuchungen der Artefaktverhältnisse. In dem in 10 veranschaulichten Flussdiagramm sind den gleichen Schritten wie diejenigen in dem Flussdiagramm nach 4(a) zur Reduktion der Artefakte die gleichen Schrittbezeichnungen zugeordnet. Eine Erläuterung der Schritte mit der gleichen Schrittbezeichnung wird teilweise vermieden. 10 11 is a diagram illustrating a flowchart for performing an artifact reduction process after artifact conditions. In the in 10 The flowcharts illustrated in FIG. 1 follow the same steps as those in the flowchart 4 (a) to reduce the artifacts assigned the same step names. An explanation of the steps with the same step name is partially avoided.

In Schritt S171 wird die z-Position eines Objektes HB, die ein Bediener bestätigen will, spezifiziert. Die Artefaktreduktionseinheit 25 bestimmt ein zu verarbeitendes Pixel p(x, y, z).In step S171, the z position of an object HB that an operator wants to confirm is specified. The artifact reduction unit 25 determines a pixel p (x, y, z) to be processed.

In Schritt S172 wird eine Veränderung des CT-Wertes in der z-Richtung an dem zu verarbeitenden Pixel p(x, y, z) gemessen.In step S172, a change of the CT value in the z-direction at the pixel to be processed p (x, y, z) is measured.

In Schritt S173 wird der Index für das zu verarbeitende Pixel p(x, y, z) bestimmt. Wenn der Rekonstruktionsbereich P ein quadratischer Bereich mit 512×512 Pixeln ist, wird die Größe der Veränderung des CT-Wertes in der z-Richtung in einem Bereich, in dem x von 1 bis 512 beträgt, sowie einem Bereich, in dem y ebenfalls von 1 bis 512 beträgt, gemessen.In step S173, the index for the pixel to be processed p (x, y, z) is determined. When the reconstruction area P is a square area of 512 × 512 pixels, the amount of change of the CT value in the z-direction in a range where x is from 1 to 512 and a range where y is also from 1 to 512, measured.

Anschließend geht der Artefaktreduktionsprozess zu Schritt S271 über, der einen besonderen Schritt nach 9 darstellt. In Schritt S271 berechnet die Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung 27 ein Artefaktverhältnis. Was das Artefaktverhältnis anbetrifft, wird das Verhältnis zwischen Pixeln mit Index = 1 und allen Pixeln (512×512) berechnet.Subsequently, the artifact reduction process proceeds to step S271 which takes a special step 9 represents. In step S271, the artifact ratio calculating means calculates 27 an artifact ratio. As for the artifact ratio, the ratio between pixels with index = 1 and all pixels (512 x 512) is calculated.

Im Übrigen wird der Bereich für das Objekt HB anstelle aller Pixel spezifiziert, und das Verhältnis kann zwischen den Pixeln mit Index = 1 und der Anzahl von Pixeln in diesem Bereich berechnet werden. Anstelle des Verhältnisses der Pixel mit Index = 1 kann das Verhältnis der Punkte oder Stellen mit Index = 0,7 oder mehr oder mit Index = 0,5 oder mehr berechnet werden. Die folgende Beschreibung ist in Bezug auf das Verhältnis der Pixel mit Index = 1 in Bezug auf alle Pixel (512×512) als das Artefaktverhältnis angegeben.Incidentally, the area for the object HB is specified instead of all pixels, and the ratio can be calculated between the pixels with index = 1 and the number of pixels in this area. Instead of the ratio of the pixels with index = 1, the ratio of the points or digits with index = 0.7 or more or with index = 0.5 or more can be calculated. The following description is given in terms of the ratio of pixels with index = 1 with respect to all pixels (512 × 512) as the artifact ratio.

In Schritt S272 bestimmt die Bestimmungseinrichtung 29, ob das Artefaktverhältnis größer ist als der Schwellenwert SH. Beispielsweise wird das Artefaktverhältnis = 0,07 als der Schwellenwert SH verwendet. Wenn das Artefaktverhältnis eines Zieltomographiebildes D3 größer ist als der Schwellenwert SH, geht die Bestimmungseinrichtung zu Schritt S174 über. Wenn dieses Artefaktverhältnis kleiner ist als der Schwellenwert SH, geht die Bestimmungseinrichtung zu Schritt S273 über.In step S272, the determining means determines 29 whether the artifact ratio is greater than the threshold SH. For example, the artifact ratio = 0.07 is used as the threshold SH. When the artifact ratio of a target tomographic image D3 is larger than the threshold value SH, the determining means proceeds to step S174. If this artifact ratio is smaller than the threshold value SH, the determining means goes to step S273.

In Schritt S174 wird das Pixel p(x, y, z) auf der Grundlage des Indexwertes entsprechend der obigen Gleichung (1) verarbeitet, um ein Pixel p'(x, y, z) zu bestimmen, das aus der Verarbeitung folgt. Diese Berechnung wird an all den Pixeln (512×512) des Zieltomographiebildes D3 durchgeführt. In Schritt S175 wird ein tomographisches Bild D31(x, y, z) auf der Basis des aus dem Artefaktreduktionsprozess resultierenden Pixels p'(x, y, z) gewonnen. Anschließend wird das Tomographiebild D31(x, y, z) auf dem Display 60 angezeigt.In step S174, the pixel p (x, y, z) is processed on the basis of the index value according to the above equation (1) to determine a pixel p '(x, y, z) that follows from the processing. This calculation is performed on all the pixels (512x512) of the target tomographic image D3. In step S175, a tomographic image D31 (x, y, z) is obtained on the basis of the pixel p '(x, y, z) resulting from the artifact reduction process. Subsequently, the tomographic image D31 (x, y, z) is displayed 60 displayed.

Andererseits wird das Zieltomographiebild D3 in Schritt S273 auf dem Display 60 angezeigt, während es keiner Bildverarbeitung ausgesetzt wird. Dies, weil, obwohl eine Wahrscheinlichkeit dafür vorliegt, dass die Pixel mit Index = 1 die Artefakte in dem Rekonstruktionsbereich P herbeiführen werden, die Artefakte als unauffällig betrachtet werden, weil die Pixel mit Index = 1 in dem gesamten Rekonstruktionsbereich P von geringer Anzahl sind, und weil eine derartige Bildverarbeitung, die die Auflösung in der Körperachsenrichtung verringert, unerwünscht ist.On the other hand, the target tomography image D3 is displayed on the display at step S273 60 displayed while it is not subjected to image processing. This is because, although there is a likelihood that the pixels of index = 1 will cause the artifacts in the reconstruction area P, the artifacts are considered inconspicuous because the pixels of index = 1 in the entire reconstruction area P of FIG of low numbers, and because such image processing which reduces the resolution in the body axis direction is undesirable.

11 zeigt eine Querschnittsansicht in einer Körperachsenrichtung von der Brust eines Objektes HB bis zu seinem Kopf in ihrem oberen Bereich und in ihrem unteren Bereich ein Schaubild, das die Beziehung zwischen Artefaktverhältnissen und der Anzahl von in der Körperachsenrichtung angeordneten Tomographiebildern. 11 FIG. 12 is a cross-sectional view in a body axis direction from the chest of an object HB to its head in its upper portion and in its lower portion a graph showing the relationship between artifact ratios and the number of tomographic images arranged in the body axis direction.

Wenn die Beziehung zwischen den Artefaktverhältnissen und der Körperachsenrichtung betrachtet wird, liegt das Artefaktverhältnis der Brust zu der Umgebung der Augen oder Augenbrauen des Kopfes (wie durch eine weiße gestrichelte Linie in 11 angezeigt) in dem Bereich von 0,9 bis 2,2 oder dergleichen. In dem Tomographiebild D3(x, y, z) liegt das Artefaktverhältnis zwischen der Umgebung der Augen oder Augenbrauen und dem oberen Kopfende in dem Bereich von 0,3 bis 0,5 oder dergleichen, bevor der Artefaktreduktionsprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird. Wie aus 11 verständlich, treten die Artefakte umso leichter auf, je komplexer die Gestalt einer Struktur, wie beispielsweise eines Knochens, wird. Wenn die Gestalt des Knochens oder dergleichen, der in der Umgebung des oberen Kopfendes liegt, einfach ist, treten die Artefakte im Umkehrschluss kaum auf. In 11 ist das Artefaktverhältnis = 0,07 als der Schwellenwert SH definiert. Folglich wird gemäß dem Flussdiagramm nach 10 die Bildverarbeitung gemäß der Gleichung (1) oder ähnlich an dem Tomographiebild D3 in der Umgebung der Brust bis zu der Umgebung der Augen oder Augenbrauen des Kopfes durchgeführt. Andererseits wird die Bildverarbeitung gemäß der Gleichung (1) oder dergleichen nicht an dem Teil des Tomographiebildes D3 zwischen der Umgebung der Augen oder Augenbrauen und dem oberen Kopfende durchgeführt, selbst wenn dort die Pixel mit Index = 1 vorliegen.When considering the relationship between the artifact ratios and the body axis direction, the artifact ratio of the breast to the environment of the eyes or eyebrows of the head (as indicated by a white dashed line in FIG 11 displayed) in the range of 0.9 to 2.2 or the like. In the tomographic image D3 (x, y, z), the artifact ratio between the surroundings of the eyes or eyebrows and the upper head end is in the range of 0.3 to 0.5 or so before the artifact reduction process according to the present embodiment is performed. How out 11 understandably, the more complex the shape of a structure, such as a bone, the more easily the artifacts. Conversely, if the shape of the bone or the like lying in the vicinity of the upper head end is simple, the artifacts hardly occur. In 11 the artifact ratio = 0.07 is defined as the threshold SH. Consequently, according to the flowchart 10 image processing is performed according to the equation (1) or the like on the tomographic image D3 in the vicinity of the breast to the vicinity of the eyes or eyebrows of the head. On the other hand, the image processing according to the equation (1) or the like is not performed on the part of the tomographic image D3 between the surroundings of the eyes or eyebrows and the upper head end, even if there are the pixels with index = 1.

Im Übrigen kann das Bildrekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein dreidimensionales Bildrekonstruktionsverfahren auf der Basis der Feldkamp-Methode sein, wie sie heutzutage bekannt ist. Ferner kann ein anderes dreidimensionales Bildrekonstruktionsverfahren verwendet werden. Alternativ kann ein zweidimensionales Bildrekonstruktionsverfahren angewandt werden. Die Bildqualität, die in jedem Bereich bestimmt wird, variiert gemäß den diagnostischen Anwendungen, den Präferenzen eines Bedieners, etc. und ist in weit unterschiedlichen Formen gegeben. Daher kann der Bediener die Einstellungen einer Bildgebungsbedingung im Voraus in der für jeden Bereich am besten geeigneten Weise einstellen.Incidentally, the image reconstruction method according to the present embodiment may be a three-dimensional image reconstruction method based on the Feldkamp method as known today. Further, another three-dimensional image reconstruction method may be used. Alternatively, a two-dimensional image reconstruction method may be used. The image quality determined in each area varies according to the diagnostic applications, the preferences of an operator, etc. and is given in widely different forms. Therefore, the operator can set the settings of an imaging condition in advance in the most appropriate manner for each area.

Obwohl die Größe der Veränderung des CT-Wertes vorstehend unter Verwendung der Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen CT-Wert einer Schicht oder mehrerer Schichten in der Umgebung des zu verarbeitenden Pixels p(x1, y1, z1) erläutert worden ist, kann diese unter Verwendung der mittleren Größe der CT-Wertänderung verarbeitet werden, die durch Division der Differenz zwischen dem maximalen CT-Wert und dem minimalen CT-Wert durch die Anzahl von Schichten erhalten wird.Although the magnitude of the change in the CT value has been explained above using the difference between the maximum and minimum CT values of one or more layers in the vicinity of the pixel to be processed p (x1, y1, z1), it may be described below Using the average size of the CT value change obtained by dividing the difference between the maximum CT value and the minimum CT value by the number of layers.

Die vorliegende Ausführungsform ist insbesondere nicht auf eine bestimmte Form eines Scannvorgangs beschränkt. Dies bedeutet, dass ähnliche Effekte selbst im Falle eines Axialscanns, eines Cinescanns (kinematographischen Scanns), eines Spiralscanns, eines Spiralscanns mit variablem Pitchfaktor und eines Helical-Shuttle-Scanns erzielt werden können. Die vorliegende Ausführungsform ist nicht hinsichtlich der Neigung oder Schräglage der Gantry 100 beschränkt. Dies bedeutet, dass ein ähnlicher Effekt sogar im Falle eines so genannten geneigten Scanns erzielt werden kann, bei dem die Gantry 100 geneigt ist. Die vorliegende Ausführungsform kann sogar bei der Rekonstruktion von Herzbildern angewandt werden, die jedes Bild synchron zu einem biologischen Signal, insbesondere einem Herzsignal, rekonstruiert.In particular, the present embodiment is not limited to any particular form of scanning operation. This means that similar effects can be obtained even in the case of an axial scan, a cine-scan (cinematographic scan), a spiral scan, a variable pitch-factor spiral scan, and a helical shuttle scan. The present embodiment is not concerned with the inclination or inclination of the gantry 100 limited. This means that a similar effect can be achieved even in the case of a so-called inclined scan, in which the gantry 100 is inclined. The present embodiment can even be applied to the reconstruction of cardiac images which reconstructs each image in synchronism with a biological signal, in particular a cardiac signal.

Obwohl die vorliegende Ausführungsform auf der Grundlage einer medizinischen Röntgen-CT-Vorrichtung 10 beschrieben worden ist, kann sie auch für eine Röntgen-CT-PET-Vorrichtung, die in Kombination mit einem industriellen Röntgen-CT-Gerät oder einem sonstigen Gerät verwendet wird, eine Röntgen-CT-SPECT-Vorrichtung, die in Kombination damit eingesetzt wird, etc., verfügbar gemacht werden.Although the present embodiment is based on a medical X-ray CT apparatus 10 It may also be used for an X-ray CT-PET apparatus used in combination with an industrial X-ray CT apparatus or other apparatus, an X-ray CT-SPECT apparatus used in combination therewith , etc., are made available.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Röntgentomographievorrichtung 10 geschaffen, die Artefakte sicher herausfiltert, um dadurch die Artefakte zu reduzieren, ohne die richtungsabhängige Auflösung zu verringern. Die Röntgentomographievorrichtung 10 enthält eine Scanneinrichtung 101, 103 zur Bestrahlung eines Objekts mit Röntgenstrahlen, während wenigstens entweder eine Gantry 100 und/oder ein Tisch 109 entlang einer Körperachsenrichtung des Objektes HB bewegt wird/werden, um dadurch Projektionsdaten des Objektes zu erzeugen, eine CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung 26 zur Spezifizierung der Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung zwischen mehreren Tomographiebildern, die durch Rückprojektion der Projektionsdaten gewonnen werden, in Bezug auf jeden der in den Tomographiebildern enthaltenen Pixelbereiche, eine Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 zur Auswahl einer Bildverarbeitungsbedingung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses zur Reduktion von Artefakten entsprechend der spezifizierten Größe der Veränderung des CT-Wertes und eine Artefaktreduktionseinrichtung 25 zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses unter Verwendung der durch die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung 28 ausgewählten Bildverarbeitungsbedingung.According to the present invention, an X-ray tomography device 10 which artificially filters out artifacts to reduce artifacts without reducing the directional resolution. The X-ray tomography device 10 contains a scanning device 101 . 103 for irradiating an object with X-rays, while at least one of a gantry 100 and / or a table 109 is moved along a body-axis direction of the object HB to thereby generate projection data of the object, a CT value change specifying means 26 for specifying the amount of change in the CT value in the body axis direction between a plurality of tomographic images obtained by backprojecting the projection data with respect to each of the tomographic images included pixel areas, an image processing condition selection means 28 for selecting an image processing condition for performing an image processing process for reducing artifacts according to the specified amount of change of the CT value and an artifact reduction means 25 for performing an image processing process using the image processing condition selection means 28 selected image processing condition.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

Fig. 1Fig. 1

  • 21 ... VORPROZESSOR, 23 ... STRAHLAUFHÄRTUNGSPROZESSOR, 24 ... DREIDIMENSIONALER RÜCKPROJEKTIONSPROZESSOR, 25 ... ARTEFAKTREDUKTIONSEINHEIT, 26 ... CT-WERTÄNDERUNG-SPEZIFIZIERUNGSEINHEIT, 27 ... ARTEFAKTVERHÄLTNIS-BERECHNUNGSEINRICHTUNG, 28 ... BILDVERARBEITUNGSBEDINGUNGS-AUSWAHLEINRICHTUNG, 29 ... BESTIMMUNGSEINRICHTUNG, 51 ... HOCHSPANNUNGSGENERATOR, 53 ... SCANNSTEUERUNGSEINRICHTUNG, 59 ... SPEICHERVORRICHTUNG, 103 ... DETEKTOR, 105 ... DATENÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG, 111 ... ROTATIONSMECHANISMUS, 113 ... SCHLEIFRING 21 ... PREPROCESSOR, 23 ... BEAM CURING PROCESSOR, 24 ... THREE-DIMENSIONAL BACK PROJECTION PROCESSOR, 25 ... ARTEFAKTREDUKTIONSINHEIT, 26 ... CT CHANGE SPECIFICATION UNIT, 27 ... ARTEFAKTVERHÄLTNIS CALCULATION DEVICE, 28 ... IMAGE PROCESSING SELECTION DEVICE, 29 ... DESTINATION, 51 ... HIGH VOLTAGE GENERATOR, 53 ... SCANNER CONTROL DEVICE, 59 ... MEMORY DEVICE, 103 ... DETECTOR, 105 ... DATA TRANSFER DEVICE, 111 ... ROTATION MECHANISM, 113 ... GRINDING RING

Fig. 2Fig. 2

  • KANALRICHTUNG,CHANNEL DIRECTION
  • SCHICHTRICHTUNGFILM DIRECTION

Fig. 3Fig. 3

  • STARTBEGIN
  • S11 ... DATENERFASSUNGS11 ... DATA COLLECTION
  • S12 ... VORVERARBEITUNGSPROZESSS12 ... PRE-PROCESSING PROCESS
  • S13 ... STRAHLAUFHÄRTUNGSKORREKTURS13 ... BEAM CURING CORRECTION
  • S14 ... AUSFÜHRUNG DES Z-FILTER-FALTUNGSPROZESSESS14 ... EXECUTION OF THE Z-FILTER FOLDING PROCESS
  • S15 ... AUSFÜHRUNG DES REKONSTRUKTIONSFUNKTIONSFALTUNGSPROZESSESS15 ... EXECUTION OF THE RECONSTRUCTION FUNCTION FOLDING PROCESS
  • S16 ... AUSFÜHRUNG DES DREIDIMENSIONALEN RÜCKPROJEKTIONSPROZESSES S16 ... EXECUTION OF THE THREE-DIMENSIONAL BACK PROJECTION PROCESS
  • S17 ... AUSFÜHRUNG DES ARTEFAKTREDUKTIONSPROZESSESS17 ... EXECUTION OF THE ARTEFACTREDUCTION PROCESS
  • ENDETHE END

Fig. 4Fig. 4

(a)(A)

  • START DES ARTEFAKTPROZESSESSTART OF THE ARTIFACT PROCESS
  • S171 ... BESTIMMUNG DES ZU VERARBEITENDEN PIXELS p(x, y, z)S171 ... DETERMINATION OF THE PIXEL P (x, y, z) TO BE PROCESSED
  • S172 ... MESSUNG DER GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS BEI p(x, y, z – 1), p(x, y, z) UND p(x, y, z + 1)S172 ... MEASUREMENT OF THE SIZE OF THE CHANGE OF THE CT VALUE AT p (x, y, z - 1), p (x, y, z) AND p (x, y, z + 1)
  • S173 ... BERECHNUNG DES INDEX-WERTES ENTSPRECHEND DER CT-WERTÄNDERUNGS173 ... CALCULATION OF THE INDEX VALUE ACCORDING TO THE CT CHANGE
  • S174 ... VERARBEITUNG DES ZU VERARBEITENDEN PIXELS p(x, y, z) ENTSPRECHEND DEM INDEX-WERTS174 ... PROCESSING OF THE PIXEL P (x, y, z) TO BE PROCESSED ACCORDING TO THE INDEX VALUE
  • S175 ... ANZEIGE DES AUS DER BILDVERARBEITUNG RESULTIERENDEN TOMOGRAPHIEBILDESS175 ... DISPLAY OF THE TOMOGRAPHY IMAGE RESULTING FROM IMAGE PROCESSING
  • ENDETHE END

(b)(B)

  • START DES ARTEFAKTPROZESSESSTART OF THE ARTIFACT PROCESS
  • S171 ... BESTIMMUNG DES ZU VERARBEITENDEN PIXELS p(x, y, z)S171 ... DETERMINATION OF THE PIXEL P (x, y, z) TO BE PROCESSED
  • S172 ... MESSUNG DER GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS BEI p(x, y, z – 1), p(x, y, z) UND p(x, y, z + 1)S172 ... MEASUREMENT OF THE SIZE OF THE CHANGE OF THE CT VALUE AT p (x, y, z - 1), p (x, y, z) AND p (x, y, z + 1)
  • S174 ... VERARBEITUNG DES ZU VERARBEITENDEN PIXELS p(x, y, z) ENTSPRECHEND DER GRÖßE DER CT-WERTÄNDERUNGS174 ... PROCESSING OF THE PIXEL TO BE PROCESSED p (x, y, z) ACCORDING TO THE SIZE OF CT CHANGES
  • S175 ... ANZEIGE DES AUS DER BILDVERARBEITUNG RESULTIERENDEN TOMOGRAPHIEBILDESS175 ... DISPLAY OF THE TOMOGRAPHY IMAGE RESULTING FROM IMAGE PROCESSING
  • ENDETHE END

Fig. 7Fig. 7

  • GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS, GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS, GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS, GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS,SIZE OF THE CHANGE IN THE CT VALUE, SIZE OF THE CHANGE OF THE CT VALUE, SIZE OF THE CHANGE IN THE CT VALUE, SIZE OF THE CHANGE IN THE CT VALUE,

Fig. 8Fig. 8

  • GRÖßE DER CT-WERTÄNDERUNGSIZE OF CT CHANGES
  • GRÖßE DER CT-WERTÄNDERUNGSIZE OF CT CHANGES

Fig. 9Fig. 9

  • ARTEFAKTVERHÄLTNISARTIFACT RATIO

Fig. 10Fig. 10

  • START DES ARTEFAKTREDUKTIONSPROZESSESSTART OF THE ARTIFICIAL PRODUCTION PROCESS
  • S171 ... BESTIMMUNG DES ZU VERARBEITENDEN PIXELS p(x, y, z)S171 ... DETERMINATION OF THE PIXEL P (x, y, z) TO BE PROCESSED
  • S172 ... MESSUNG DER GRÖßE DER VERÄNDERUNG DES CT-WERTS BEI p(x, y, z – 1), p(x, y, z) UND p(x, y, z + 1)S172 ... MEASUREMENT OF THE SIZE OF THE CHANGE OF THE CT VALUE AT p (x, y, z - 1), p (x, y, z) AND p (x, y, z + 1)
  • S173 ... BERECHNUNG DES INDEX-WERTES ENTSPRECHEND DER CT-WERTÄNDERUNGS173 ... CALCULATION OF THE INDEX VALUE ACCORDING TO THE CT CHANGE
  • S271 ... BERECHNUNG DES VERHÄLTNISSES (ARTEFAKTVERHÄLTNISSES) ZWISCHEN PIXELN MIT INDEX = 1 (ALS ARTEFAKT EINGESCHÄTZTEN PIXELN) UND ALLEN PIXELN ODER EFFEKTIVEN PIXELN IN EINEM OBJEKTS271 ... CALCULATING THE RELATIONSHIP BETWEEN PIXELS WITH INDEX = 1 (AS ARTEFAKT PIXELS) AND ALL PIXELS OR EFFECTIVE PIXELS IN ONE OBJECT
  • S272 ... ARTEFAKTVERHÄLTNIS > SCHWELLENWERT SHS272 ... ARTIFACT RATIO> THRESHOLD SH
  • S273 ... ANZEIGE EINES NICHT VERARBEITENDEN TOMOGRAPHIEBILDES D3 S273 ... DISPLAY OF NON-PROCESSING TOMOGRAPHIC IMAGE D3
  • S174 ... BILDVERARBEITUNGSPROZESS AN DEM ZU VERARBEITENDEN PIXEL p(x, y, z) ENTSPRECHEND DEM INDEX-WERTS174 ... PICTURE PROCESSING ON THE PIXEL P (x, y, z) TO BE PROCESSED ACCORDING TO THE INDEX VALUE
  • S175 ... ANZEIGE DES AUS DER BILDVERARBEITUNG RESULTIERENDEN TOMOGRAPHIEBILDES D31S175 ... DISPLAY OF THE TOMOGRAPHIC IMAGE D31 RESULTING FROM IMAGE PROCESSING
  • ENDETHE END

Claims (10)

Röntgentomographievorrichtung (10), die aufweist: eine Scanneinrichtung (102, 103) zur Bestrahlung eines Objekts (HB) mit Röntgenstrahlen, während wenigstens entweder eine Gantry (100) und/oder ein Tisch (109) entlang einer Körperachsenrichtung des Objektes (HB) bewegt wird/werden, um dadurch Projektionsdaten des Objektes (HB) zu erzeugen, eine CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung (26) zur Spezifizierung einer Größe der Veränderung des CT-Wertes in der Körperachsenrichtung zwischen mehreren Tomographiebildern, die durch Rückprojektion der Projektionsdaten gewonnen werden, in Bezug auf jeden der in den Tomographiebildern enthaltenen Pixelbereiche; eine Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung (28) zur Auswahl einer Bildverarbeitungsbedingung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses zur Reduktion von Artefakten entsprechend der spezifizierten Größe der CT-Wertänderung; und eine Artefaktreduktionseinrichtung zur Durchführung eines Bildverarbeitungsprozesses unter Verwendung der durch die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung ausgewählten Bildverarbeitungsbedingung.X-ray tomography device ( 10 ), comprising: a scanning device ( 102 . 103 ) for irradiating an object (HB) with X-rays, while at least one gantry ( 100 ) and / or a table ( 109 ) is moved along a body axis direction of the object (HB) to thereby generate projection data of the object (HB), a CT value change specifying means (FIG. 26 ) for specifying a magnitude of change in the CT value in the body axis direction between a plurality of tomographic images obtained by back projection of the projection data with respect to each of the pixel areas included in the tomographic images; an image processing condition selector ( 28 ) for selecting an image processing condition for performing an image processing process for reducing artifacts in accordance with the specified amount of CT value change; and artifact reduction means for performing an image processing process using the image processing condition selected by the image processing condition selection means. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Artefaktverhältnis-Berechnungseinrichtung (27) zur Berechnung, in welchem Verhältnis jeder Pixelbereich, in dem die Größe der CT-Wertänderung in einem vorbestimmten Bereich liegt, einen vorbestimmten Bereich, der in jeden der Tomographiebilder enthalten ist, belegt, und eine Bestimmungseinrichtung (29) zur Bestimmung, dass, wenn das Verhältnis größer ist als ein Schwellenwert, ein Bildverarbeitungsprozess zur Reduktion der Artefakte an dem Pixelbereich durchgeführt wird.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 1, further comprising: an artifact ratio calculating means (10) 27 ) for calculating how each pixel area in which the size of the CT value change is in a predetermined range occupies a predetermined area included in each of the tomographic images, and determining means ( 29 ) for determining that if the ratio is greater than a threshold value, an image processing process for reducing the artifacts at the pixel area is performed. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Bildverarbeitungsprozess der Artefaktreduktionseinrichtung (25) einen Prozess zur Multiplikation der Bildbereiche der Tomographiebilder mit Gewichtungsfaktoren, die jeweils anhand der Bildverarbeitungsbedingung ausgewählt sind, und zur Addition der Ergebnisse der Multiplikationen enthält. X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 1, wherein the image processing process of the artifact reduction device ( 25 ) includes a process of multiplying the image areas of the tomographic images by weighting factors respectively selected based on the image processing condition and adding the results of the multiplications. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung (28) den Gewichtungsfaktor größer als 0 festsetzt, wenn die Größe der CT-Wertänderung in dem vorbestimmten Bereich liegt.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 3, wherein the image processing condition selection means (16) 28 ) sets the weighting factor greater than 0 when the size of the CT value change is in the predetermined range. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung (28) den Gewichtungsfaktor entsprechend der Anzahl von Pixelbereichen in der Körperachsenrichtung verändert.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 3, wherein the image processing condition selection means (16) 28 ) changes the weighting factor according to the number of pixel areas in the body axis direction. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Bildverarbeitungsbedingungs-Auswahleinrichtung (28) den Gewichtungsfaktor entsprechend der Größe der Veränderung des CT-Wertes verändert.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 3, wherein the image processing condition selection means (16) 28 ) changes the weighting factor according to the size of the change of the CT value. Röntgentomographievorrichtung (10) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die CT-Wertänderung-Spezifizierungseinrichtung (26) einen Indexwert entsprechend der Größe der CT-Wertänderung bestimmt.X-ray tomography device ( 10 ) according to any one of claims 1 to 6, wherein said CT value change specification means ( 26 ) determines an index value according to the size of the CT value change. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die mehreren Pixelbereiche in der Körperachsenrichtung mit Gewichtungsfaktoren in Bezug auf die Pixelbereiche, die den Index-Werten entsprechen, multipliziert und die Ergebnisse der Multiplikationen gemeinsam aufaddiert werden.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 7, wherein the plurality of pixel areas in the body axis direction are multiplied by weighting factors with respect to the pixel areas corresponding to the index values, and the results of the multiplications are added together. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Bereich 3 HU bis 300 HU beträgt.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 2, wherein said predetermined range is 3 HU to 300 HU. Röntgentomographievorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei jeder der Pixelbereiche ein einzelnes Pixel oder mehrere Pixel aufweist.X-ray tomography device ( 10 ) according to claim 1, wherein each of the pixel areas comprises a single pixel or a plurality of pixels.
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